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随着科学技术的发展,环境污染和能源短缺等问题日益突出,急需开发绿色能源来取代传统资源。近些年来有机太阳能电池,因其具有大面积应用和制作柔性电池的潜力已经成为研究热点。作为吸光层的活性层材料是影响太阳能电池性能的关键因素。目前,基于本体异质结结构的有机太阳能电池能量转化效率已经超过了15%。其中D-A型给体聚合物PBDB-T作为给体材料在非富勒烯太阳能电池中表现出优异的性能。本论文以给体聚合物PBDB-T为基础,利用苯并二噻吩(BDT)和二噻吩并环己二酮(BDD)的主链结构设计合成新的给体聚合物并对其在有机太阳能电池和有机场效应晶体管中的应用展开研究,具体内容如下:1、设计合成了新的给体聚合物PSBDB-T:在二噻吩并环己二酮(BDD)单元噻吩上碳链的位置引进硫原子,合成新的给体聚合物PSBDB-T。聚合物PSBDB-T具有较好的热稳定性,具有从300 nm到700 nm的较宽的吸收范围,而硫原子的引入使聚合物的最高电子占据轨道(HOMO)能级降低,将其做为给体、ITIC为受体制作太阳能电池器件,得到了较高的开路电压,但器件的能量转化效率只能达到5%。与聚合物PBDB-T的电池效率8.8%相比明显偏低。通过有机场效应晶体管和空间电荷限制电流法测试其迁移率发现,聚合物PSBDB-T相比PBDB-T,空穴迁移率明显偏低,不利于太阳能电池器件中的空穴传输,从而导致器件性能下降。对器件薄膜研究发现,聚合物PSBDB-T具有更小的相分离尺度,而且在薄膜中结晶性降低,导致了激子传输能力的降低。2、设计合成了新的给体聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS:在苯并二噻吩(BDT)侧链噻吩上引进带甲氧基的烷基链和氯原子,合成了新的给体聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS。发现两种聚合物有相似的从300 nm到700 nm的吸收范围,但由于氯原子的引入使聚合物PBDB-T-CS的HOMO能级比聚合物PBDB-T-C的HOMO能级低,因此可与能级更低的受体匹配。聚合物PBDB-T-C为给体、ITIC为受体的器件效率能达到6.42%,聚合物PBDB-T-CS为给体、IT-4F为受体的器件效率能达到8.50%。通过空间电流限制电荷法测得聚合物PBDB-T-CS的空穴迁移率和电子迁移率更加均衡。原子力显微镜观察薄膜形态发现,聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS在薄膜中的相分离尺度有明显区别。由于氯原子的加入对聚合物的结晶性能造成影响,使空穴迁移率和电子迁移率能达到较平衡的状态,器件性能得以提高。