烷氧基官能团化2-乙烯基噻吩聚合物制备场效应晶体管和全聚合物型太阳能电池

摘要

基于显电中性的烷氧基官能团化的2-乙烯基噻吩嵌段(TVTOEt)与苯并二噻吩(BDT)或者二噻吩(T2)共聚得到的给体,NDI作为给体的P、n型π键共轭聚合物已经合成并表征.BDT和NDI的取代基(烷基较之于烷氧基或者线性较之于支化型)对于应用在有机薄膜晶体管(OTFTs)和聚合物有机太阳能电池的聚合物型的作用已见诸于报道.通过电化学、光谱学、x射线衍射、AFM、DFT计算和TFT响应的表征与测试,表明共聚单体的选择和骨架的官能团化实质上改变了聚合物的分子轨道能级、薄膜形态和电荷传输性能.聚合物P3(PTVTOEtBDT)和P7(PTVTOEtNDI)可使TFTs的空穴和电子迁移率分别高达0.05和0.2cm2/Vs.当聚合物P7用作有机太阳能电池的受体而PTB7作为共聚的给体,相应的混合物制作的TFTs的两电极的迁移率可分别达到μe=5.1×10-3cm2/V·s、μh=3.9×10-3cm2/V·s,是迄今为止报道的聚合物本体异质结型TFTs的最高迁移率.同时,聚合物太阳能电池的能量转换效率(PCE)达到1.70％,也是迄今为止报道出的NDI聚合物给体系统的最高转换效率.在环境中稳定的迁移性能以及良好的太阳能电池性能使得NDI型的材料有希望成为聚合物太阳能电池材料的给体.