基于吡咯并吡咯二酮的双节棍型小分子的合成及光伏性能研究

以吡咯并吡咯二酮(DPP)为刚性单元,不同长度的烷基链作为柔性单元,设计合成了一系列刚性基元-柔性链段-刚性基元的双节棍型小分子化合物DPPN3、DPPN4、DPPN5和DPPN6。通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论对其光物理和电化学性质进行了表征,并研究不同柔性链段长度对小分子光伏性能的影响。结果表明:柔性链段的长度对小分子的紫外吸收和能级结构影响均不明显,但能够影响化合物的自聚集行为,从而影响其光伏性能,其中基于DPPN3∶PC 71 BM的有机太阳能电池器件的能量转换效率可以达到0.26%。

主链含噻唑单元的新型聚噻吩衍生物的合成与光伏性能

聚噻吩(PT)衍生物由于简单易合成和较好的光电性能,被广泛运用于有机太阳能电池(OSCs)中,但PT较高的能级限制了其在非富勒烯类OSCs的应用。为了降低PT的能级结构,本研究将噻唑单元引入到聚噻吩主链中,设计并合成了新型聚合物给体材料PBTzCl-T。通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论(DFT)计算等对聚合物的结构、光学和电学性能进行了表征,并对制备的光伏器件进行了光电性质研究。结果表明:噻唑的引入能够有效降低聚合物的HOMO和LUMO能级,从而提高光伏器件的开路电压。PBTzCl-T在不同溶剂中表现出不同的预聚集行为,进而影响聚合物给受体界面处的电荷转移能力和活性层形貌,导致光伏器件的短路电流和填充因子变化。