摘要：有机太阳能电池(OSCs)活性层中的给体材料主要包括共轭聚合物与有机小分子,由于有机小分子给体具有结构确定、易于提纯、重复性高等独特的优势,近年来受到研究工作者的广泛关注。本工作中,我们采取具有良好共平面性的三联苯并二噻吩(TriBDT-T)为推电子(D)中心共轭单元,分别以罗丹宁(RN)、氰基罗丹宁(RCN)和1,3-茚二酮(IDO)为拉电子(A)共轭端基,设计并合成了三种具有A-D-A型结构的小分子给体材料TriBDT-T-RN、TriBDT-T-RCN和TriBDT-T-IDO。我们对比研究了三种端基对其热分解温度、吸收光谱和分子能级等基本性能的影响,并分别将三种小分子给体与非富勒烯型受体材料IT-4F共混制备器件,详细研究了活性层形貌与光伏性能之间的关系。结果表明,不同的A型端基对小分子给体材料的光学性能、电化学性能、光伏器件中活性层的微观形貌以及能量转换效率(PCE)产生显著影响。基于TriBDTT-RN:IT-4F、TriBDT-T-RCN:IT-4F和TriBDT-T-IDO:IT-4F的光伏器件的能量转换效率分别为9.25%、6.31%和6.18%。

摘要：本文设计合成了2种新型的基于9-芴酮(FN)的D-A-A'构型的有机小分子光伏给体材料TPAFNPI和TPAFNDI.2种结构均采用三苯胺(TPA)作为给电子单元,三键作为π桥,并引入不同的末端吸电子单元邻苯二甲酰亚胺(PI)和靛红(DI)进行端基修饰.这种D-A-A'结构不仅可以有效改善分子内电荷转移效应,同时也弥补了在9-芴酮上引入氰基的缺点,三苯胺(D)的扭转结构还可以避免由于过度聚集而形成较大的相分离分寸.通过调控末端吸电子单元有利于改善电子云分布,从而促进分子内的电荷传输,还有利于获得更低的最高占据轨道与最低空轨道能级.通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法对材料的光电性质进行探究,并将其作为给体材料与富勒烯受体(PC_(61)BM/PC_(71)BM)共混制备成本体异质结器件.结果显示,TPAFNPI和TPAFNDI均具有较窄的带隙,分别为1.75和1.72 e V.2种材料与PC_(71)BM混合后分别获得了1.05和1.01 V的开路电压,而靛红由于具有更强的吸电子性,从而使TPAFNDI具有更窄的带隙和更强的光吸收特性,其短路电流密度可达到11.46 m A·cm^(-2),光电转化效率为3.37%.