基于含氟異靛藍的硼氮配位鍵高分子電子受體

摘要：采用含氟異靛藍單元(fIID)和硼氮配位鍵橋聯噻吩聯噻唑單元(BNTT)交替共聚制備了高分子電子受體,聚(N,N’-雙(2-庚基十二烷基)-含氟異靛藍-co-雙苯基硼氮配位鍵橋聯噻吩聯噻唑)(P-BN-fIID)。采用理論計算、紫外-可見吸收光譜、循環伏安測試以及掠入射X射線衍射等研究了材料的結構與性質的關系,并制備了全高分子太陽能電池器件,研究了其光伏性能。結果表明:與基于異靛藍單元(IID)的高分子聚(N,N’-雙(2-己基辛基)-異靛藍-co-雙苯基硼氮配位鍵橋聯噻吩聯噻唑)(P-BN-IID)相比較,含有氟原子的P-BN-fIID的最低未占據分子軌道能級(ELUMO)降低了0.1 eV,吸收光譜紅移了25 nm;同時,P-BN-fIID的結晶性明顯提高,具有相對緊密的堆積結構和較高的電子遷移率。采用經典的高分子給體聚(2-烷硫基噻吩取代的二維共軛苯并二噻吩-co-噻吩橋聯苯并三氮唑)(J61)與P-BN-fIID共混組裝的全高分子太陽能電池器件,其能量轉化效率(PCE)為2.83%。說明氟原子可以有效調節高分子受體的光電性質和結晶性,高分子受體的結晶行為明顯影響全高分子太陽能電池的器件性能。