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新型D--A共轭聚合物的设计、合成及其光伏性能研究的中期报告
本报告旨在介绍新型D-A共轭聚合物的设计、合成及其光伏性能研究的中期进展情况。
一、研究背景
有机聚合物太阳能电池（Organicsolarcells,OSCs）受到广泛关注，因其轻薄、可弯曲、低成本、可大规模生产和可通过纳米加工等工艺控制半导体导带/价带能级水平和界面吸附能力等特点，与传统无机太阳能电池相比，具有明显的优势。在有机太阳能电池中，D-A共轭聚合物作为受光材料，是一种重要的材料设计模型，其性能优劣将决定器件的光电转换效率。
二、研究内容
本研究通过分子设计的方式，设计合成了一种新型D-A共轭聚合物（PBDT-TDPP），该聚合物由具有孪晶特性的苯并噻二嗪（TDPP）作为受体单元，和具有较强电子丰度的吡咯烷基苯并呋喃（PBDT）作为给体单元，通过垂直在其平面上的共轭桥连接两者，形成具有强的共轭性的分子结构。
三、研究方法和实验步骤
1.设计合成方法：合成方法基于经典的Stille物质交换反应，以PBDT-Br和TDPP-SnBu3为起始物，通过惰性溶剂共沸方法，合成出PBDT-TDPP共轭聚合物。
2.材料表征：采用核磁共振氢谱（1H-NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对合成的聚合物进行表征；采用电子吸收光谱（UV-Vis）和荧光光谱（PL）对聚合物的光学性能进行了表征；同时还进行了热重分析（TGA）、差示扫描量热（DSC）等测试。
3.器件制备和测试：将PBDT-TDPP作为活性层材料，与PC71BM混合后制成聚合物太阳能电池（PSCs），并确定器件的电学和光电性能表现，包括填充因子（FF）、开路电压（Voc）、短路电流（Jsc）和光电转换效率（PCE）等。
四、实验结果和初步分析
1.聚合物的表征结果表明，成功地合成了目标产物，并且PBDT-TDPP具有良好的热稳定性和溶解性能；
2.电学性能测试结果表明，制备的PSCs具有较高的光电转换效率和稳定性；
3.光电参数测试结果表明，该PSCs的FF为66.4%，Voc为0.69V，Jsc为11.4mA/cm2，PCE为5.55%。
五、结论和展望
本研究通过分子设计的方式，成功地合成了一种新型D-A共轭聚合物，并展示出良好的光电性能。在未来的研究中，我们将进一步探究该聚合物的光电性能机理，并结合实验和理论计算，进行材料模拟和性能优化，为有效提高OSC器件的光电转换效率和稳定性提供重要参考。