Design, synthesis and characterization of 2,1,3-benzothiadiazole comprising polymers: the effect of bridging units on the optoelectronic properties and opv device construction

Son yıllarda, konjuge polimerler elektrokromik (EC) cihazlar, biyosensörler, organik solar hücreler (OPV'ler) ve organik ışık yayan diyotlar (OLED'ler) gibi geniş uygulama alanlarında artan popülerlik elde etmişlerdir. Bu popülerlik, işlenebilirlik, fazlaca yük taşıma kapasitesi ve konjuge polimerlerin geniş optik absorpsiyon kabiliyetinden kaynaklanır. D-A tipi konjuge polimerlerde yaygın olarak kullanılan 2,1,3-benzotiadiazol, düşük bant aralıklı polimerler ile sonuçlanan en güçlü elektron alıcı gruplardan biridir. Flor ünitesinin polimer ana zincirine eklenmesi, yarı iletken polimerlerin geliştirilmesi açısından önemli yaklaşımlardan biridir. Enerji seviyeleri değişimleri cihaz performansı açısından daha iyi sonuçlar sağlayabilir. Ayrıca, polimerlerin daha yüksek moleküler ağırlık ve daha iyi çözünürlüğe sahip olabilmesi için alkoksi gruplarının zincire eklenmesi gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında, floren, yüksek elektron yoğunluğu ve yüksek absorpsiyon dalga boyu nedeniyle donör olarak kullanılmıştır. Son zamanlarda, daha yüksek moleküller arası yük aktarımı, spektrumda daha yüksek absorpsiyon ve daha düşük bant aralığı için köprüleme birimleri polimer omurgasına eklenir. Bu çalışmada, 2,1,3-benzotiyadiazol, furan, tiyofen, 3-heksiltiyofen, selenofen ve tiyenotiyofen olmak üzere köprüleme birimleri ile Stille reaksiyonuyla birleştirilmiştir. Bu gruplar, polimerlerin elektronik, optik, moleküller arası yük taşınma ve fotovoltaik özelliklerindeki değişiklikleri incelemek için kullanılmıştır. Polimerlerin molekül ağırlığını belirlemek için GPC analizi yapılmıştır. Polimerlerin redoks davranışı dönüşümlü voltametri kullanılarak incelenmiştir. Polimer kalınlığını ve morfolojilerini optimize ettikten sonra: PCBM, cihaz yapımı ve akım-voltaj ölçümleri azot altında eldivenli kabin sistemi ile yapılmıştır. Fotovoltaik cihazların (ITO/PEDOT:PSS/Polimer:PC 70 BM/Metal) analizi, standart AM 1.5G aydınlatma altında ölçülen enerji dönüşüm verimliliği ile gerçekleştirilmiştir.