以三聚茚为核的星型电子受体材料的合成、表征与光伏性能

作者：宋美宁; 郝海景; 陈卫平^*; 顾芳^*; 巴信武

来源：高等学校化学学报, 2019, 40(07): 1527-1534.

• 非富勒烯受体材料
• 给受体结构
• 三聚茚
• 光伏性能

以高度平面共轭的烷基取代三聚茚为中心核,以噻吩基团桥联,在末端连接氰基茚酮作为拉电子基团,设计合成了一类星型受体分子2,2’,2″-{[(5,5,10,10,15,15-己基-10,15-二氢-5H-二茚[1,2-a∶1’,2’-c]芴-2,7,12-三基)三(噻吩-5,2-二基)]三(亚甲基)}三(3-氧杂-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二叉)三丙二腈(NFT-C6)和2,2’,2″-{[(5,5,10,10,15,15-癸基-10,15-二氢-5H-二茚[1,2-a∶1’,2’-c]芴-2,7,12-三基)三(噻吩-5,2-二基)]三(亚甲基)}三(3-氧杂-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二叉)三丙二腈(NFT-C10). NFT-C6和NFT-C10的最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)分别位于-5. 66和-3. 75 e V.其薄膜在400～700 nm范围内具有较大的吸收强度,最大吸收峰分别位于606和586 nm.以聚[(2,6-{4,8-二[5-(2-乙基己基)噻吩-2-基]-苯并[1,2-b∶4,5-b’]二噻吩})-{5,5-(1’,3’-二-2-噻吩基-5’,7’-二(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,以NFT-C6或NFT-C10为受体材料制备了太阳能电池器件,器件在300～700 nm之间具有较宽的响应光谱,其光电转换效率(PCE)分别达到1. 09%和5. 23%.原子力显微镜(AFM)结果表明,PBDB-T和NFT-C10共混制备的光伏器件活性层具有合适的相分离尺寸,有利于激子的有效解离,而PBDB-T:NFT-C6器件的活性层相分离尺寸过大,增加了激子复合的几率,使器件的短路电流、填充因子和PCE降低.研究结果表明,基于三聚茚的星型光伏材料具有一定的应用前景.