导　　师： 陈军武

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 可再生能源是解决经济发展和环境问题困境的理想选择。在众多备选方案中，有机太阳电池（Organicsolarcell,OSC）凭借轻质、柔性、可溶液加工等优势，得到学术界和产业界的大量关注。近年来，窄带隙非富勒烯受体迅猛发展，OSC的能量转换效率（Power conversionefficiency,PCE）已突破18%。因此，开发与之匹配的新型高性能、低成本宽带隙聚合物给体材料具有重要意义。本论文使用含硅氧烷端基侧链设计开发具有优良成本效益的新型宽带隙聚合物给体，同时，尝试研究并解释引入含硅氧烷端基侧链的构效关系。　　在第二章，设计了含硅氧烷端基烷硫基侧链，用于修饰苯并二噻吩-苯并二噻吩二酮（BDT-BDD）类聚合物，得到宽带隙给体CY1。CY1展现出与非富勒烯受体更好的相容性，并符合Flory-Huggins理论的预测。基于CY1:IDIC的器件获得远远高于CY1:PC71BM器件的光伏性能。经表征，这种差距悬殊的光伏性能来源于硅氧烷基团引起的形貌差异。该工作表明含硅氧烷端基烷硫基组合侧链具有调节聚合物给体和受体相容性的作用，并可基于此优化光伏性能。　　第三章中，使用少量的含硅氧烷端基烷氧基侧链取代修饰喹喔啉-噻吩（Qx-Th）共轭聚合物，控制修饰比例为0、5%、10%和25%，得到PQSi500、PQSi505、PQSi510和PQSi525系列宽带隙聚合物给体材料。随含硅氧烷端基烷氧基侧链取代修饰比例提高，聚合物薄膜表面能下降，聚集能力增强，这种变化为活性层形貌的调控提供了有效手段。基于PQSi505:IT-4F的器件实现最高达13.56%的PCE。由于仅使用5%的新型侧链取代修饰，PQSi505的合成复杂度（SC）低至16.58%，并取得1.22的优异品质因数（FOM）。一并考虑受体IT-4F的贡献，PQSi505:IT-4F活性层体系的平均合成复杂度（ASC）为39.31%，平均品质因数（AFOM）为2.90。经统计调研分析，�

关 键 词： 有机太阳电池 共轭聚合物 含硅氧烷端基侧链 分子设计 光伏性能

领　　域： [电子电信—物理电子学]