抑制光伏共聚物直接C-H芳基化聚合中的缺陷形成路径

作者: Alexander S. Dudnik,Thomas J. Aldrich,Lin X. Chen,Robert P. H. Chang,Tobin J. Marks,Nicholas D. Eastham,Ferdinand S. Melkonyan,Antonio Facchetti,Eric F. Manley
机构: 西北大学化学系和材料研究中心,阿贡国家实验室化学科学与工程部,西北大学材料科学与工程系,Flexterra公司
发布年份: 2018年
更新时间: 2025-04-03 11:19:52
关键词: 直接C-H芳基化聚合,光伏共聚物,缺陷形成,区域选择性,太阳能电池
摘要:

直接C-H芳基化聚合(DARP)在绿色、高效合成π-共轭共聚物方面具有巨大潜力,这些共聚物可用于高性能太阳能电池。然而,对于含有多个活性芳基C-H键的单体,C-H芳基化聚合的区域选择性控制尚不完全清楚,非选择性反应会导致材料缺陷,其对太阳能电池性能的影响尚不明确。本文研究了反应条件对共聚物分子量、分散性和太阳能电池性能的影响,以及在DARP合成典型苯并二噻吩-交替-二酮吡咯并吡咯共聚物(PBDTT-DPP)过程中发生的缺陷形成路径。通过HPLC-HRMS分析的小分子模型研究阐明了DARP条件对微量化学缺陷(主要是脱卤化氢和β-C-H芳基化)形成的影响。研究发现,由于单体在聚合物链末端的非选择性β-C-H芳基化引起的共聚物分支是主要的光伏有害缺陷。通过优化DARP反应条件,将分支密度降低到1%以下,并实现了优异的C-H区域选择性(>110:1)。优化后的共聚物在太阳能电池性能方面优于缺陷丰富的DARP衍生共聚物,并可与Stille聚合物相媲美。

结论:
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