Синтез новых полимеров и олигомеров для органических солнечных фотоэлементов и исследование их свойств

На основе теоретических представлений о зависимости свойств Д–А–соединений от их структуры разработан ряд новых полимеров и олигомеров для использования в органических фотоэлементах. С этой целью разработан ряд новых тиофенсодержащих гетероциклических мономеров для создания Д–А–полимеров. Новые мономеры систематически исследованы методами ЦВА и спектроскопии УФ. При этом была установлена зависимость величин Egопт и EВЗМО/НСМО от их структуры. Это позволило направленно подбирать пары Д– и А–мономеров при синтезе новых Д–А–полимеров для ПСФ. Таким образом, с помощью структурных вариаций мономерных блоков в составе полимеров удалось значительно увеличить КПД ПСФ на их основе. В условиях реакции кросс-сочетания по Стилле синтезирован ряд новых полимерных и низкомолекулярных соединений со строгим чередованием донорных и акцепторных фрагментов в основной цепи. На примере полимеров Р21, Р22, Р25 и Р26 показана зависимость оптических и электронных свойств от региорегулярности строения макромолекул. Полимеры с региорегулярным строением более эффективны в ПСФ по сравнению с региослучайными. В ряду олигомерных соединений SM1–SM3 показана зависимость оптических и электронных свойств от типа акцепторного фрагмента в структуре (хиноксалин, фторбензотриазол); найденная зависимость объясняет различие в величинах КПД СФ на основе SM1–SM3. Впервые удалось добиться высоких величин КПД ПСФ на основе оптически прозрачных бензотиадиазольных полимеров с поглощением в ближней ИК–области (P20, КПД 7,27%). Другие, наиболее высокие величины КПД полученных фотоэлементов, составляют 7,22% (P17), 7,81% (SM1), 8,14% (P24) и 8,91% (P25), что на время опубликования результатов является одним из самых высоких значений эффективности. Кроме того, все синтезированные олигомеры и полимеры являются потенциально пригодными для разработки нефуллереновых, а также многопереходных (тандемных) фотоэлементов.