基于二噻吩并吡咯π桥的窄带隙非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用

论文摘要

以不同烷基取代的二噻吩并吡咯（DTP）为π桥,连接吲哒省并二噻吩（IDT）中间单元和氰基茚酮（IC）或二氟代氰基茚酮（2F-IC）末端基团,设计并合成了6个窄带隙的非富勒烯受体材料。其中,IDTDTP-C2C2-H和IDTDTP-C2C2-F中的DTP单元以1-乙基丙基为侧链,IDTDTP-C6C6-H和IDTDTP-C6C6-F中的DTP单元以1-己基庚基为侧链,IDTDTP-C12-H和IDTDTP-C12-F中的DTP单元以十二烷基为侧链。6个分子均具有较窄的光学带隙（1.37～1.44 e V）。相比于以IC为末端基团的分子(IDTDTP-C2C2-H、IDTDTP-C6C6-H和IDTDTP-C12-H),由于氟原子的拉电子效应,以2F-IC为末端基团的分子(IDTDTP-C2C2-F、IDTDTP-C6C6-F和IDTDTP-C12-F)具有红移的吸收光谱,以及更低的最高分子占有轨道能级（HOMO）和最低分子空轨道（LUMO）能级。以宽带隙聚合物聚[2,6-（4,8-双（5-（2-乙基己基））噻吩-2-基）-苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-alt-5,5-（1’,3’-二-2-噻吩）-5’,7’-双（2-乙基己基）-苯并[1’,2’-c:4’,5’-c’]二噻吩-4,8-二酮]（PBDB-T）为给体材料,制备了有机太阳能电池器件。PBDB-T:IDTDTP-C6C6-F共混薄膜具有较高且更平衡的空穴/电子迁移率,以及良好的形貌,基于PBDB-T:IDTDTP-C6C6-F的有机太阳能电池获得了6.94%的能量转换效率,开路电压为0.86 V,短路电流密度为13.56 m A/cm2,填充因子为59.5%。

论文目录

• 1实验部分
•   1.1仪器和试剂
•   1.2目标化合物的合成与表征
•   1.3有机太阳能电池器件制备
•   1.4空间电荷限制电流 （SCLC） 器件制备
• 2结果与讨论
•   2.1材料的热稳定性
•   2.2密度泛函理论模拟计算
•   2.3吸收光谱和电化学性质
•   2.4光伏器件性能
•   2.5活性层形貌
• 3结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张小梅,李淼淼,王琪,江宇,耿延候

关键词: 有机太阳能电池,非富勒烯受体,二噻吩并吡咯,烷基侧链,能量转换效率

来源: 应用化学 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 电力工业

单位: 天津大学材料科学与工程学院分子光电科学重点实验,天津大学天津化学化工协同创新中心,中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51703158)~~

分类号: TM914.4

页码: 1023-1034

总页数: 12

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