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A)组成。改变其给体和受体单元,可以改变它的HOMO和LUMO能级,以降低带隙,提高光电性能。DA共聚物中因给体单元和受体单元的推拉电子作用,使得聚合物的带隙变窄,从而极大地拓宽了聚合物的吸收光谱。并且人们可以通过将不同的给体单元与不同的受体单元进行排列组合,可以在较大的范围内精细地调控聚合物的吸收光谱3。
四、DA共聚物设计要求
影响电池的能量转换效率(PCE)的因素有很多,比如光吸收区的吸收强度、电荷迁移速度、能带隙宽度和活性层的形貌特征等。
1光吸收:在聚合物太阳能电池的激活区域,要有较强的光吸收。聚合物给体的带隙一般比较大,吸收光谱和太阳辐射光谱并不能较好匹配。我们需要聚合物在可见近红外区有宽的、强的吸收,这是提高PCE的重点。在设计聚合物的过程中,在支链上添加基团可以提高光子的吸收,共轭支链上添加上助色团,推、拉电子的基团,促使吸收向可见近红外区偏移4。
f2电荷传输:电荷迁移率是影响电池能量转换效率(PCE)的重要因素。在设计DA窄带系共轭聚合物太阳能电池的时候,需要材料的电荷迁移率尽可能的大。如受体单元(A)异靛蓝的空穴迁移率,达到了362cm2Vs,电子迁移
率也有1cm2Vs。相对而言,用作光伏器件材料效果会比较的好。化合物本身
结构对电荷迁移率有着重要影响。结构的规律性越好,形成长程有序结构的能力就越好,电荷迁移率便会随之而增大。所以应该选用结构规律性好的化合物来作为聚合物的单体。
3分子能级:聚合物能带隙的大小直接影响着电池的光伏性能,它决定着
吸收光谱的范围和吸收强度,所以HOMO能级和LUMO能级的大小需要特别关注。用循环伏安法CV测定共聚物的起始氧化电势和它的起始还原电势,用起始氧化电势、起始还原电势能够计算得出HOMO和LUMO能级值。想要提高材料的HOMO能级可以考虑在共轭链上添加推电子取代基团,以增强给电子能力。同时在推电子取代基团提高HOMO能级的时侯,也会提高LUMO能级;而吸电子取代基团降低LUMO能级的同时,也会降低HOMO能级5。
所以在设计共聚物材料时,要综合考虑推电子基团和吸电子基团的影响,寻找到恰当的方法,使共聚物的能量转换效率达到最大。
4活性层形貌:活性层形貌同样对聚合物太阳能电池有着巨大的影响。电荷传输受到给体单元和受体单元所形成的微观结构的影响。活性层均匀、连续的互穿网络的纳米结构对电池性能的提升效果显著,它的电荷传输能力较强,
Jsc明显提高。在活性层中加入添加剂,进行退火等处理有助于得到r
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