施體受體型窄能隙高分子的製備暨太陽能電池材料開發與熱電材料上之應用

Abstract

共軛導電型高分子經過數十餘年發展，已經在電晶體、有機電激發光顯示(OLED)、太陽能電池(Solar cell)…等方面，受到廣泛的研究與應用。 作為有機熱電材料基本條件為1.具有導電性 2. 穩定在空氣環境中 3.合理的使用時效。為了達到上述條件，我們採用了施體-受體共軛高分子的策略來設計高分子結構。我們使用雙噻吩環戊烷和吡咯作為施體結構、吡嗪做受體結構分別進行聚合。雙噻吩環戊烷結構和吡嗪有強烈的得失電子的作用力外，又有併雜環的特性利於高分子的堆積，以期達到好的載子傳遞。而吡咯與吡嗪間因為可以形成氫鍵，更有利於共平面化。我們也藉由有機合成使吡嗪帶有不同的官能基，來探討其在物性上與化性上對於熱電效率整體的影響。最後我們調控摻雜的時間和適當摻雜物濃度，藉由稱重計算出摻雜程度來找出最佳的性能指標值(ZT)。其P3為本實驗中有最高的性能指標，約8.11×10-5。 我們除了把材料應用在熱電部分，亦把實驗高分子進行太陽能電池的量測。我們採用混摻異質接面型太陽能電池的製作方式來製成元件，而初步量測可以將能量轉換效率可達到2.57×10-2%