Введение
Содержание работы 9
1. Литературный обзор 11
1.1 Исторические предпосылки создания фотоэлемента 11
1.2 Архитектуры органических фотоэлементов 12
1.3 Принцип действия органического фотоэлемента 15
1.4 Оптимизация работы органических фотоэлементов 20
1.4.1 Факторы, влияющие на уменьшение КПД органических фотоэлементов 20
1.4.2 Оптимизация морфологии активного слоя органического фотоэлемента 22
1.4.3 Оптимизация органического фотоэлемента путем нанесения согласующих слоев 29
1.4.4 Оптимизация ОФЭ за счет подбора более эффективного акцепторного компонента .31
1.5 Дизайн эффективных донорных полимеров 37
1.5.1 Дизайн донорных блоков для чередующихся донорно-акцепторных полимеров .41
1.5.2 Дизайн акцепторных звеньев для чередующихся донорно-акцепторных полимеров .57
1.5.3 Увеличение подвижности носителей зарядов 65
1.5.4 Выбор оптимальных боковых заместителей 71
1.5.5 Обзор методов получения сопряженных полимеров 75
Постановка задачи 83
2. Экспериментальная часть 85
2.1 ЯМР-1Н, 13с и 29SI-спектроскопия .85
2.2 Гель-проникающая хроматография 85
2.3 Дифференциальная сканирующая калориметрия 85
2.4 Термогравиметрический анализ 86
2.5 Абсорбционно-люминесцентная спектроскопия 86
2.6 Микроволновый синтез 86
2.7 Фотовольтаические устройства 86
2.8 Метод рентгеновского рассеяния 88
2.9 Цикловольтамперометрия 88
2.10 Методики синтеза 89
2.10.1 Исходные реагенты и растворители 89
2.10.2 Синтез производных циклопента[2,1-b:3,4-b]дитиофена 90
2.10.3 Получение алкилгалогенидов и диалкилдихлорсиланов 98
2.10.4 Синтез производных дитиено[3,2-b:2 ,3 -d]силола .100
2.10.5 Синтез производных бензо-2,1,3-тиадиазола .102
2.10.6 Синтез производных пирроло[3,2-b]пиррол-2,5(1H,4H)-диона 104
2.10.7 Общая методика синтеза сополимеров по реакции Сузуки .106
2.10.8 Общая методика синтеза сополимеров по реакции прямого арилирования 106
3. Обсуждение результатов .109
3.1 Синтез сополимеров на основе производных циклопента[2,1-b:3,4-b]дитиофена и
дитиено[3,2-b:2 ,3 -d]силола 109
3.1.1 Синтез донорных мономеров на основе ЦПДТ .110
3.1.2 Синтез акцепторного 2,6-дибром-4,4-дифтор-циклопента[2,1-b:3,4-b]дитиофенового мономера и его нефункционального производного 117
3.1.3 Синтез донорных мономеров на основе 4H-дитиено[3,2-b:2 ,3 -d]силола .118
3.1.4 Синтез сополимеров на основе донорных и акцепторных производных ЦПДТ и ДТС 119
3.2 Свойства сополимеров на основе производных циклопента[2,1-b:3,4-b]дитиофена и дитиено[3,2-b:2 ,3 -d]силола 123
3.2.1 Оптические свойства сополимеров Р1-Р8 123
3.2.2 Исследование сополимеров Р1-Р8 методом цикловольтамперометрии .125
3.2.3 Термические и фазовые свойства сополимеров Р1-Р8 .128
3.2.4 Фотовольтаические свойства сополимеров Р1-Р8 .136
3.3 Синтез сополимеров на основе производных циклопентадитиофена и акцепторных производных бензотиадиазола 145
3.3.1 Синтез акцепторных мономеров на основе бензотиадиазола 147
3.3.2 Синтез сополимеров на основе циклопентадитиофена и производных бензотиадиазола 150
3.4 Исследование свойств сополимеров на основе производных БТ и ДТБТ 152
3.4.1 Оптические свойства сополимеров Р9 и Р10 .153
3.4.2 Исследование сополимеров Р9 и Р10 методом цикловольтамперометрии .155
3.4.3 Термические и фазовые свойства сополимеров Р9 и Р10 .156
3.4.4 Фотовольтаические свойства сополимеров Р9 и Р10 .158
3.5 Синтез сополимеров на основе производных ЦПДТ и акцепторных производных изопирроло[3,2-b]пиррол-2,5-диона .159
3.5.1 Синтез исходного мономера ИДПП .160
3.5.2 Синтез сополимеров на основе акцепторного блока ДТИДПП .164
3.6 Свойства сополимеров на основе донорных тиофеновых и акцепторных производных изопирроло[3,2-b]пиррол-2,5-диона 165
3.6.1 Оптические свойства сополимеров Р11-Р13 166
3.6.2 Электрохимические свойства сополимеров Р11-Р13 167
3.6.3 Изучение термических и фазовых характеристик сополимеров Р11-Р13 169
3.6.4 Изучение фотовольтаических свойств сополимеров Р11-Р13 173
Выводы 175
Благодарности 177
Список литературы
