光電轉(zhuǎn)化高分子材料高材112：曹洋，劉一凡，胡益鳴，徐善杰，張兵，麻存仁光電高分子材料

物理化學(xué)功能材料：電學(xué)功能材料，如導(dǎo)電性高分子、超導(dǎo)性高分子、感電性高分子等光學(xué)功能材料，如感光性高分子、導(dǎo)光性高分子、光敏性高分子等能量轉(zhuǎn)換功能材料，如壓電性高分子、熱電性高分子等信息科學(xué)中的高分子材料導(dǎo)電高分子材料光敏高分子材料高分子光傳輸材料光電轉(zhuǎn)化高分子材料硅的終結(jié)者：導(dǎo)電高分子材料什么是導(dǎo)電高分子？要使高分子材料導(dǎo)電就必須能模擬金屬的行為，亦即電子必須能不受原子的束縛而能自由移動(dòng)，要達(dá)到此目的的第一個(gè)條件就是這個(gè)聚合物應(yīng)該具有交錯(cuò)的單鍵與雙鍵，亦稱為“共軛”雙鍵。為了使共軛高分子導(dǎo)電，必須要做參雜。這和半導(dǎo)體經(jīng)過參雜后提高導(dǎo)電率類似。

光敏高分子材料光敏高分子化學(xué)是高分子化學(xué)與光化學(xué)兩個(gè)極為重要的學(xué)科交叉的產(chǎn)物。光化學(xué)是指在光作用下發(fā)生的化學(xué)變化。光化學(xué)反應(yīng)的重要特點(diǎn)在于它的選擇性，反應(yīng)物分子只有吸收特定的波長的光才能發(fā)生反應(yīng)。一般化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物要通過一個(gè)能量較高的過渡狀態(tài)再生成產(chǎn)物（如爬山），與此不同，光化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物好像是處于顛峰上的物質(zhì)，它的反應(yīng)意味著選擇下山的路線。與光化學(xué)關(guān)系較為密切的是紫外光，因?yàn)殛柟庵凶贤饩€的含量較少。光電轉(zhuǎn)化高分子材料

——聚合物太陽能電池研究背景能源問題是人類面臨的最現(xiàn)實(shí)問題。它不僅僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的不足，更重要的是化石能源的開發(fā)利用帶來的諸多環(huán)境問題。目前全球熱點(diǎn)問題是如何迎接在能源短缺和環(huán)境保護(hù)雙重制約條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。太陽能是可再生能源，是真正意義上的環(huán)保潔凈能源，其開發(fā)利用必將得到長足的發(fā)展，并終將成為世界能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)能源。太陽能的開發(fā)利用必將得到長足的發(fā)展，并終將成為世界能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)能源。太陽能電池分類傳統(tǒng)太陽能電池：晶體硅太陽能電池非晶硅太陽能電池化合物半導(dǎo)體太陽能電池納米晶化學(xué)太陽能電池有機(jī)\聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換材料是一種能將光通過一定的物理或化學(xué)方法變成電能的功能材料，是材料科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。光電轉(zhuǎn)換材料最重要的用途是制作太陽能電池。

硅太陽能電池

成本昂貴、工藝復(fù)雜、材料要求苛刻。

有機(jī)光電池

潛在的低成本、輕重量和分子水平的可設(shè)計(jì)性。光電轉(zhuǎn)換材料到目前為止，研究的光導(dǎo)電性高分子有下面幾類：(1)鏈中含有共軛鍵的聚合物，如聚乙炔、聚席夫堿、聚多烯、聚硅烷等；(2)側(cè)鏈或主鏈中含有稠合芳烴基的聚合物；(3)側(cè)鏈或主鏈具有雜環(huán)的聚合物，如聚乙烯咔唑及其衍生物；(4)一些生物高分子及其類似物。其中，聚乙烯咔唑及衍生物是當(dāng)今研究較多，應(yīng)用開發(fā)較好的一類光電材料。光電響應(yīng)原理在聚合物太陽能電池中光電響應(yīng)過程是在光敏層中產(chǎn)生的.共軛聚合物吸收光子以后并不直接產(chǎn)生可自由移動(dòng)的電子和空穴,而產(chǎn)生具有正負(fù)偶極的激子(exciton).只有當(dāng)這些激子被解離成可自由移動(dòng)的載流子,并被相應(yīng)的電極收集以后才能產(chǎn)生光伏效應(yīng).否則,由于激子所具有的高度可逆性,它們可通過發(fā)光、弛豫等方式重新回到基態(tài),不產(chǎn)生光伏效應(yīng)的電能.在沒有外加電場(chǎng)的情況下,如何使光敏層產(chǎn)生的激子分離成自由載流子便成為聚合物太陽能電池正常工作的前提條件。離子分離電子給體/受體方式是實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏電池中激子分離的有效途徑.因此,光敏層至少要使用兩種功能材料(或組分),即電子給體(donor或D)與電子受體(acceptor或A)組成.目前D相材料主要使用共軛聚合物,如PPV,聚噻吩和聚芴的衍生物,但它們的能帶間隙較高.最近發(fā)展了低能帶間隙的電子給體材料如噻吩、芴、吡嗪等的共聚物;而常用的A相材料主要是有機(jī)受體C60及其衍生物,納米ZnO,CdSe等無機(jī)受體材料以及含有氰基等吸電子基團(tuán)的共軛聚合物受體材料.為了使激子過程得以順利進(jìn)行,要求所選用電子給體的最低空軌道(LUMO)能級(jí)比電子受體的LUMO能級(jí)稍高,這樣在能量的驅(qū)動(dòng)之下,電子由D相的LUMO轉(zhuǎn)移到A相的LUMO上.一般情況下,D相的LUMO能級(jí)比A相的LUMO能級(jí)高0.3~0.4eV時(shí)就能使激子有效地分離成自由載流子。

PCBM是一種電子受主材料，是C60的一種衍生物，與C60相比PCBM的溶解性更好，同時(shí)具備C60類的優(yōu)點(diǎn)(如有好的電子親和勢(shì)，透明性好和良好的電子傳輸性能)；但是由于C60對(duì)稱性很高，使得[C60]PCBM最低能量轉(zhuǎn)換在形式上表現(xiàn)為偶極禁阻