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DPP类小分子光伏材料的合成及其应用
近年来有机太阳能电池因其质轻、价廉、柔性好、可溶液加工等优点,成为科研工作者的研究热点。

本文采用一种低成本的商品化染料——吡咯并吡咯烷酮(DPP)为结构单元,来设计合成新型有机光伏材料,获得了以下研究结果:1.合成了一种以螺芴(SF)为核,氟苯封端(FB)的吡咯并吡咯烷酮(DPP)为臂的小分子受体材料,SF(DPPFB)4。

循环伏安法和空间电荷限制电流法测试结果表明,与未氟化的分子SF(DPPB)4相比,氟原子的引入,拉低了 SF(DPPFB)4的最低未占据分子轨道(LUMO)能级,有利于激子的分离,同时提高了器件的载流子迁移率。

以聚(3-己基噻吩)(P3HT)为给体,SF(DPPFB)4为受体制备的有机太阳能电
池取得了最高4.42%的效率,短路电流有所提高,为8.48mAcm-2。

2.合成了一种芴(F)为核,噻吩酯基(CT)封端的吡咯并吡咯烷酮(DPP)为臂的小分子材
料,F(DPPCT)2。

噻吩酯基的引入,使得该分子获得了较宽的吸收和较高的载流子迁移率。

将其分别用作受体材料和给体材料制备有机太阳能电池。

基于
P3HT:F(DPPCT)2的有机太阳能电池取得了最高2.14%的效率。

基于
F(DPPCT)2:PC71BM的有机太阳能电池取得了最高2.50%的效率。

3.合成了一种以苯并双噻吩(BDT)为核,噻吩酯基(CT)封端的吡咯并吡咯烷酮(DPP)为臂的小分子给体材料,BDT(DPPCT)2。

根据其核磁判断,该分子具有较强的聚集性能,可以保证较高的电子迁移率。

然而由于其聚集性过强,BDT(DPPCT)2在常用有机溶剂的热溶液中溶解性较差,即使采用热旋涂的方法,也无法制得均匀致密的薄膜。

因此,基于BDT(DPPCT)2:PC71BM的有机太阳能电池的最高效率只有0.835%。