基于吲哚二噻吩并吡咯的小分子给体材料的合成及其光伏性能

摘要

[目的]设计合成新型高性能的小分子给体材料以提升真空蒸镀全小分子有机太阳能电池的性能.[方法]采用吲哚二噻吩并吡咯作为给电子单元，3-（二氰基亚甲基）靛酮作为吸电子单元，中间分别引入噻吩和呋喃作为π桥，合成两种小分子给体材料M1和M2.通过单晶X射线衍射研究小分子给体的分子构型和堆积方式，使用紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究小分子给体的光学性能和电化学性质，并研究由这两种小分子作为给体，C₇₀作为受体的真空蒸镀全小分子有机太阳能电池的光伏性能.[结果]与含有噻吩π桥的小分子给体M1相比，含有呋喃π桥的小分子给体M2具有更好的分子共平面性，更低的最高占据分子轨道能级，更强的分子间π-π相互作用，使得基于M2的器件获得了更高的开路电压、短路电流密度和填充因子.最终，基于M2的器件获得了3.43%的最高光电转化效率，高于基于M1的器件（1.78%）.此外，基于M1和M2的器件均表现出良好的器件稳定性.[结论]本研究合成了两种基于吲哚二噻吩并吡咯的小分子给体材料，发现π桥对其光伏性能影响较大.该工作对于真空蒸镀全小分子有机太阳能电池小分子给体材料的分子设计具有重要的参考意义.

关键词

有机太阳能电池 / 小分子给体 / 吲哚二噻吩并吡咯 / 光伏性能