分子堆叠和器件性能:基于苯并二噻吩及其衍生物的高效小分子给体研究进展

有机全小分子太阳能电池由于具备结构精确和批次差异小的特点,有广阔的应用前景,近年来该领域的发展备受关注.本文回顾了基于苯并二噻吩(BDT)及其衍生物的小分子给体的发展.基于分子结构、堆叠特性和器件性能之间的关系,分析了小分子BDT系列的成功案例,旨在阐明分子结构、分子聚集和器件性能之间的联系,为未来高效分子的设计提供参考.

基于苯并二噻吩的氟代小分子给体的合成、表征及光伏性能研究

对小分子给体进行氟代,往往能够通过拉深其最高占据分子轨道(HOMO)能级来提高光伏器件的开路电压,从而有助于获得更高的光电转化效率。本工作设计合成了含3′,4′-二氟-3,3″-二辛基三联噻吩结构的新型共轭单元,并通过Stille偶联、Knoevenegal缩合等反应进一步合成了以噻吩取代侧链的苯并二噻吩为核心、氟代三联噻吩为共轭桥、罗丹宁为封端基团的新型小分子电子给体光伏材料(命名为BDT4F-RO)。此分子的结构和初步的理化性能分别通过核磁共振波谱(^(1)H NMR、^(13)C NMR、^(19)F NMR)、紫外-可见吸收光谱、循环伏安法和热重分析等进行测试表征。结果表明:薄膜状态下的BDT4F-RO在300~700 nm均有较强的吸收,吸收边界位于690 nm。与不含氟原子的类似物BDT-RO相比,BDT4F-RO具有较深的HOMO能级,这也使得对应的光伏器件有更高的开路电压(0.95 V)。但是总体的效率上BDT4F-RO远逊于BDT-RO,这可能是氟原子的引入使得BDT4F-RO与受体分子IDIC的混溶性较差所致。