氟对含噻并[3,2-b]噻吩π桥的苯并三氮唑基共聚物的光伏性能影响

以噻并3，2-b]噻吩（TT）修饰的二维苯并1，2-b：4，5-b'']二噻吩（BDT）作给电子单元、TT作共轭π桥、苯并d]1，2，3]三氮唑（BTA）或5，6-二氟苯并d]1，2，3]三氮唑（FBTA）作缺电子单元，在三（二亚苄基丙酮）二钯（Pd₂（dba）₃）、三（邻甲苯基）膦（P（o-tol）₃）催化剂体系下通过Stille缩合聚合方法制备了宽带隙共聚物PTTBDT-BTA和PTTBDT-FBTA。用核磁共振氢谱（¹H-NMR）和碳谱（¹³C-NMR）、元素分析、凝胶渗透色谱（GPC）、热重分析、紫外-可见吸收光谱和循环伏安法等对其进行了表征。系统研究了氟取代对材料的热稳定性、成膜性、吸收光谱、溶液状态下的聚集行为、固态薄膜的光稳定性、能级和光伏性能的影响。研究表明：相比PTTBDT-BTA，氟代聚合物PTTBDT-FBTA失重5%的热分解温度提高了20℃、溶解性明显变差、薄膜态吸光范围稍微变窄、氯苯溶液状态下聚合物链间聚集作用显著增强、薄膜的光稳定性提高且最高分子占有轨道能级（E_HOMO）下降了0.10 V。光伏性能测试显示氟取代使PTTBDT-FBTA基器件的能量转换效率（PCE）提高了49.3%，这获益于开路电压（U_OC）提高了16.9%、短路电流密度（J_SC）提高了13.2%和填充因子（FF）提高了11.8%。