项目名称: 利用可控溶剂气氛构建共轭聚合物复合薄膜形态

项目编号: No.20874100

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 建筑科学

项目作者: 杨小牛

作者单位: 中国科学院长春应用化学研究所

项目金额: 36万元

中文摘要: 三年来,围绕本项目的研究内容,在研究组的共同努力下实现了既定的研究目标。拓展了我们率先提出的可控溶剂气氛处理方法,通过引入多步关联处理和温度场等控制条件,使这一方法对高分子薄膜,尤其是对基于共轭高分子的复合薄膜的精确形态构建功能更加强大,适用体系更广,解决了传统热处理方法由于氧化等原因容易使材料丧失光电活性的难题。发明了温度可控溶剂活度梯度仪,据此实现了温度场控制的可控溶剂气氛处理,率先获得了聚(3-己基噻吩)(P3HT)的多种新晶型及其转变机理;通过两步可控溶剂气氛处理法构建了P3HT/PCBM体系(最为成功的聚合物太阳电池体系之一)的精确形态,器件性能获得大幅提高(转化效率~4%)。率先制备出了一种P3HT的新晶型及P3HT/P3BT共晶薄膜材料,实现了薄膜空穴迁移率的显著提升,并得到了具有高取向度、光学各向异性的P3BT定向生长薄膜。基于可控溶剂气氛处理原理,开发了一种易操作、受环境温度影响小的混合溶剂处理方法,此方法在精确调控复合薄膜形态,提高电池器件效率方面,显示了强大的功能。本项目在Adv Funct Mater等SCI杂志上发表相关论文10多篇,申请中国发明专利3项.

中文关键词: 溶剂气氛处理;可控;形态;共轭聚合物;薄膜

英文摘要: Over the past 3 years, we achieved the goals proposed in the proposal application with researchers' and students' effort of our group. We invented the "temperature-controlled vapor gradient" apparatus and developed the "controlled solvent vapor treatment" (C-SVT) method. With this method, the system temperature and the solvent vapor pressure could be precisely controlled. Utilizing C-SVT method, we prepared a new P3HT crystal and film materials composed of P3HT/P3BT cocrystals, and the hole mobility of this film was significantly increased, in addition, an P3BT film composed of aligned lamellae with high-orientation degree and opto-anisotropic property was also obtained . Through C-SVT treatment, a nano-scale self-assembly occurred with the films consisting of polythiophene/fullerene derivatives, which resulted in the morphology optimization and thus higher solar cell device's efficiency. Based on the C-SVT principle, we further developed a solvent-soaking treatment, which is easy-operating and not sensitive to temperature and humidity, this method could also precisely control the morphology of polymer composite films, significantly improve the efficiency of corresponding polymer solar cell devices, and show a powerful effect in tuning the morphology of polymer composite films. Based on this research more than 10 papers have been published by SCI journals, such as Adv Funct Mater. 3 Chinese patents have been filed.

英文关键词: solvent vapor treatment; controllable; morphology; conjugated polymer; thin polymer film

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