• 沒有找到結果。

本研究利用 Universal GRIM 途徑成功合成出以四氯駢苯二醯亞 胺作為架橋之超分枝聚噻吩衍生物,其立體規則度皆在 97%以上。架 橋單體與己基噻吩單體以當量比 0.025:1 之比例聚合時,其分子量相 較於 P3HT 成長 1.7–2.0 倍。當雙頭單體比例太高時,MnMw數據 均下降。所有高分子均可溶解於 o-DCB、THF 及 Toluene,並藉以配 製溶液進行量測。

所有高分子經高溫加熱後第一階段的熱重損失在 300 oC 左右,P1 重量損失幅度小於 P3HT,顯示引入剛硬 perylene 團基確實可增強材 料的熱穩定性。所有架橋高分子之 Tg與 Tm相較於 P3HT 皆較高,原 因為架橋的引入提升其熱穩定性。

高分子 P1–P4 薄膜態的最大吸收峰皆位於 552 nm,與 P3HT 大致 相符,但肩峰強度皆較 P3HT 強,表示引入雙頭單體因而拉近主鏈之 間的距離。所有架橋高分子的螢光放射峰位置與 P3HT 差異不大,但 螢光放射強度明顯減弱,顯示激子不易經由再結合而放光。CV 結果 說明引入架橋團基使 LUMO 能階下降,且 HOMO 能階也下降。

將所有高分子做成 Hole-Only 元件並測量其性質後,架橋高分子 P1–P4 之電洞遷移率相較於 P3HT 皆有所提升,顯示引入架橋使得鏈

與鏈之間的距離拉近,造成載子的傳遞較佳。以上述材料製作有機太

陽 能 電 池 元 件 , 元 件 結 構 為 ITO/PEDOT/polymer:PCBM (1:1 w/w)/LiF/Al,其光電轉換效率介於 0.65–0.96%之間,其中仍以 P3HT 表現最佳,架橋高分子中以 P3 之元件效率最佳。本研究最後由 AFM 俯視圖觀察 P3HT、P3、P2 與 PCBM 摻混薄膜之表面型態,P3HT 與 P3 型態呈現均勻分布,P3 塊狀分布尺度較小,P2 為局部聚集且分布 不均,與元件效率變化趨勢相符。

參考文獻

[1] Van Mullekom, H. A. M.; Vekemans, J. A. J. M.; Havinga, E. E.;

Meijer, E. W.Mater. Sci. Eng. 2001, 32, 1.

[2] Nunzi, J. M. C. R. Physique 2002, 3, 523.

[3]Coakley K. M.; McGehee M. D.; Chem. Mater. 2004, 16, 4533.

[4] Antoniadis, H.; Hsieh, B. R.; Abkowitz, M. A.; Jenekhe, S. A.; Stolka, M. Synth. Met. 1994, 62, 265.

[5] Brabec, C. J.; Cravino, A.; Meissner, D.; Sariciftci, N. S.; Fromherz, T.; Rispens, M. T.; Sanchez, L.; Hummelen, J. C. Adv. Funct. Mater.

2001, 11, 374.

[6] Halls, J. J. M.; Cornil, J.; dos Santos, D. A.; Silbey, R.; Hwang, D. H.;

Holmes, A. B.; Brédas, J. L.; Friend, R. H. Phys. Rev. B 1999, 60, 5721.

[7] Brabec, C. J.; Winder, C.; Sariciftci, N. S.; Hummelen, J. C.;

Dhannabalan, A.; Hal, P. A. V.; Janssen. A. J. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 709.

[8] Yamamoto, T.; Zhou, Z. H.; Kanbara, T.; Shimura, M.; Kizu, K.;

Maruyama, T.; Nakamura, Y.; Fukuda, T.; Lee, B. L.; Ooba, N.;

Tomaru, S.; Kurihara, T.; Kaino, T.; Kubota, K.; Sasaki, S. J. Am.

Chem. Soc. 1996, 118, 10389.

[9] Mullekom, H. A. M.; Vekemans, J. A. J. M.; Meijer, E. W. Chem.

Commun.1996, 2163.

[10] Helgesen, M.; Gevorgyan, S. A.; Krebs, F. C.; Janssen, R. A. J.

Chem. Mater. 2009, 21, 4669.

[11] Shaheen, S. E.; Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S.; Padinger, F.;

Fromherz, T.; Hunnelen, J. C. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 841.

[12] Tajima, K.; Suzuki, Y.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. C. 2008, 112, 8507.

[13] Zhang, F.; Jespersen, K. G.; Bjorstrom, C.; Svensson, M.; Andersson, M. R.; Sundstrom, V.; Magnusson, K.; Moons, E.; Yartsev, A.;

Inganas, O. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 667.

[14] Liu, J.; Choi, H.; Kim, J. Y.; Bailey, C.; Durstock, M.; Dai, L.; Adv.

Mater. 2012, 24, 538.

[15] Loewe, R. S.; Khersonsky, S. M.; McCullough, R. D. Adv Mater.

1999, 3, 250.

[16] Loewe, R. S.; Ewbank, P. C.; Liu, J.; Zhai, L.; McCullough, R. D.

Macromolecules 2001, 34, 4324.

[17] Kim, Y. K.; Cook, S.; Tuladhar, S. M.; Choulis, S. A.; Nelson, J.;

Durrant, J. R.; Bradley, D. D. C.; Giles, M.; McCulloch, I.; Ha, C.

S.; Ree, M. Nat. Mater. 2006, 5, 197.

[18] Bijleveld, J. C.; Zoombelt, A. P.; Mathijssen, S. G. J.; Wienk, M. M.;

Turbiez, M.; De Leeuw, D. M.; Janssen, R. A. J. J. Am. Chem. Soc.

2009, 131, 16616.

[19] Schmidt, R.; Oh , J. H.; Sun, Y. S.; Deppisch, M.; Krause, A. M.;

Radacki, K.; Braunschweig, H.; K.nemann, M.; Erk, P.; Bao, Z.;

WüRthner, F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6215.

[20] Ferrere, S.; Zaban, A.; Gregg, B. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4490.

[21] Mikroyannidis, J. A.; Stylianakis, M. M.; Sharma, G. D.; Balraju, P.;

Roy, M. S. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7904.

Müllen, K.; MacKenzie, J. D.; Silva, C.; Friend, R. H. J. Am. Chem.

Friend, R. H.; MacKenzie, J. D. Science 2001, 193, 1119.

[25] Zhang, Q.; Cirpan, A.; Russell, T. P.; Emrick,T. Macromolecules 2009, 42, 1079.

[26] Gao, C.; Yan, D. Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 183.

[27] Zhou, E.; Tan, Z.; Yang, Y.; Huo, L.; Zou, Y.; Yang, C.; Li, Y.

Macromolecules 2007, 40, 1831.

[28] Tu, G.; Bilge, A.; Adamczyk, S.; Forster, M.; Heiderhoff, R.; Balk, L. J.; Muhlbacher, D.; Morana, M.; Koppe, M.; C. Scharber, M.; A.

Choulis, S.; J. Brabec, C.; Scherf, U. Macromol. Rapid Commun.

2007, 28, 1781.

[29] Muthuraaman,B.; Shanmugram, T.; Maruthamuthu, P.; Sultan Nasar, A. J. Macromol. Sci. Part A: Pure Appl. Chem. 2010, 47, 965.

[30] Li, Y.; Dhakal, R.; Xu, T.; Galipeau, D.; Yan, X. Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 35th IEEE 2010, DOI:

10.1109/PVSC.2010.5616498.

[31] McCullough, R. D. Adv. Mater. 1998, 10, 93.

[32] McCullough, R. D.; Lowe, R. D.; Jayaraman, M.; Anderson, D. L. J.

Org. Chem. 1993, 58, 904.

[33] McCullough, R. D.; Lowe, R. D. J. Chem. Soc. Chem. Commun.

1992, 70.

[34] C. Stefan, M.; E. Javier, A.; Osaka, I.; McCullough, R. D.

Macromolecules 2009, 42, 30.

[35] 趙崇翔,“含3-hexylthiophene與2,3-diethylthieno[3,4-b]pyrazine之 低能隙共聚高分子開發與研究”,國立臺灣大學工學院材料科學 與工程研究所碩士論文,九十九年一月。

[36] Peng, H. ;Cheng, L.; Luo, J. D.; Xu, K. T.; Sun, Q. H.; Dong, Y. P.;

Salhi, F.; Lee, P. P. S.; Chen, J. W.; Tang , B. Z. Macromolecules 2002, 35, 5349.

[37] Hawker, C. J.; Chu, F. K. Macromolecules 1996, 29, 4370.

[38] Wang, P. W.; Liu, Y. J.; Devadoss, C.; Bharathi, P.; Moore, J. S. Adv.

Mater, 1996, 8, 237.

[39] Xin, Y.; Wen, G. A.; Zeng, W. J.; Zhao, L.; Zhu, X. R.; Fan, Q. L.

Feng, J. C.; Wang, L. H.;Bo, W. W.; Cao, P. Y.; Huang, W.

Macromolecules 2005, 38, 6755.

[40] Hawker, C. J.; Lee, R.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4583.

[41] Voit, B. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2005, 43, 2679.

[42] Roncali, J. Chem. Rev. 1997, 97, 173.

[43] Iovu, M. C.; Sheina, E. E.; Gil, R. R.; McCullough, R. D.

Macromolecules 2005, 38, 8649.

[44] Amou, S.; Haba, O.; Shirato, K.; Hayakawa, T.; Ueda, M.; Takeuchi, K.; Asai, M., J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1999, 37, 1943.

[45] Trznadel, M.; Pron, A.; Zagorska, M.; Chrzaszcz, R.; Pielichowski, J.

Macromolecules 1998, 31, 5051.

[47] Singh, R. K.; Kumar, J.; Singh, R.; Kant, R.; Chand, S.; Kumar, V.

Mater. Chem. Phys. 2007, 104, 390.

[48]Li, X. Q.; Stepanenko, V.; Chen, Z.; Prins, P.; Siebbeles, L. D. A.;

Wurthner, F. Chem. Commun. 2006, 3871.

[49]Liu, B.; Shi, M. M.; Yang, L. G.; Chen, H. Z.; Wang, M. Sci. China

Lett. 2005, 86, 063502.

[52] Asiri, A. M.; Khan, S. A.; Al-Amoudi, M. S.; Alamry, K. A. Bull.

2003, 67, 064203.

[55] Kim, J. Y.; Lee, K.; Coates, N. E.; Moses, D.; Nguyen, T. Q.; Dante,

附錄

相關文件