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

作     者：孙宗宇 吕杰 阚志鹏 段泰男 陆仕荣 SUN Zongyu;LYU Jie;KAN Zhipeng;DUAN Tainan;LU Shirong

作者机构：中国科学院重庆绿色智能技术研究院薄膜太阳能技术研究中心重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400714 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2022年第36卷第14期

页      面：241-245页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

基　　金：国家自然科学基金(Y72Z250Q10) 

主　　题：氟代策略 苯并二噻吩 小分子给体 有机太阳能电池 光伏性能 

摘      要：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。