侧链修饰对基于芴-吡咯并吡咯二酮小分子给体光伏性能的影响

作者：刘杨; 殷伦祥; 李艳芹^*

来源：分子科学学报：中英文版, 2023, 39(03): 198-206.

DOI：10.13563/j.cnki.jmolsci.2022.05.006

• 侧链效应
• 光伏性能
• 芴
• 吡咯并吡咯二酮

本文分别将正辛基和正辛氧基苯基作为Flu(nDPP)2和Flu(phDPP)2的侧链，设计合成了2种基于芴-吡咯并吡咯二酮的有机小分子给体材料Flu(nDPP)2和Flu(phDPP)2．以此来探讨侧链修饰对分子光伏性能的影响．通过紫外-可见光吸收谱图、循环伏安曲线和光伏器件的J-V曲线和外量子效率谱图等测试方法对两者的光学性质、电化学性质以及光伏性能等方面进行表征．结果表明，Flu(nDPP)2和Flu(phDPP)2在氯仿溶液状态下呈现了相似的光吸收谱图，但是在薄膜状态下，Flu(nDPP)2的边缘吸收波长比Flu(phDPP)2的红移程度更大，表明Flu(nDPP)2在薄膜状态下形成了更为紧密的堆积方式．此外，Flu(nDPP)2和Flu(phDPP)2分别获得了1.86和1.88eV较为理想的电化学带隙．将2种给体材料分别与PC71BM进行混合制备了有机光伏器件，结果显示，基于Flu(nDPP)2:PC71BM和Flu(phDPP)2:PC71BM的有机太阳能电池分别获得了4.10%和2.80%的能量转换效率，并且都实现了0.94V的高开路电压．两者能量转换效率的差异主要是因为基于Flu(nDPP)2:PC71BM的共混膜比基于Flu(phDPP)2:PC71BM的共混膜表现出更有效的光-电响应、更高以及更平衡的载流子迁移率，这也使得基于Flu(nDPP)2:PC71BM的器件实现了14.42mA·cm-2的较高的短路电流密度．研究表明，相比于正辛氧基苯基，正辛基在增强分子固体堆积和提升基于芴-吡咯并吡咯二酮给体的光伏性能等方面更有优势．

• 单位
  大连理工大学