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新型苯并二噻吩稠合苝二酰亚胺受体的合成与表征：通过结构异构调控光伏性能

DOI：10.1016/j.dyepig.2019.04.027 期刊：Dyes and Pigments 出版年份：2019 更新时间：2025-11-19 16:56:42
摘要： 设计并合成了两种异构的苯并二噻吩并苝二酰亚胺（BPDI-1和BPDI-2），通过苝二酰亚胺（PDI）受体与两种异构苯并二噻吩供体核（包括苯并[2,1-b:3,4-b']二噻吩（BDP）和苯并[1,2-b:4,3-b']二噻吩（BdT））之间的光诱导环化反应实现。系统比较研究了结构异构对分子几何构型、吸收光谱、能级、薄膜形貌及光伏性能的影响。研究发现供体核中硫原子取代位点的变化导致新开发的BPDI-1和BPDI-2受体具有显著不同的分子几何结构。与含BDP的BPDI-1相比，BdT核的引入使BPDI-2产生更强的主链扭曲。当与商用聚合物给体（PTB7-Th）共混时，BPDI-2受体的这种扭曲结构特征能有效抑制分子聚集，从而显著提升短路电流密度和光伏效率。最终，基于BPDI-2受体的非富勒烯太阳能电池实现了更高的光电转换效率（4.44%），优于BPDI-1（2.98%），这主要得益于更优异的短路电流密度。本研究为异构几何结构与器件性能的关系提供了对比性认知。
作者： Xiaolin Li，Kaile Wu，Liping Zheng，Yihua Deng，Songting Tan，Huajie Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究结构异构对非富勒烯有机太阳能电池中苯并二噻吩稠合苝二酰亚胺受体分子几何结构、吸收特性、能级、薄膜形貌及光伏性能的影响。

研究成果

研究表明，苯并二噻吩稠合苝二酰亚胺受体中的结构异构现象会显著影响分子几何结构、光电性质及光伏性能。含BdT的BPDI-2受体因其高度扭曲的骨架结构，在非富勒烯有机太阳能电池中展现出优于含BDP的BPDI-1受体的性能，实现了4.44%的更高光电转换效率。这凸显了分子几何结构与聚集行为在高效非富勒烯受体设计中的重要性。

研究不足

该研究的局限性在于苯并二噻吩稠合苝二酰亚胺的特定异构体结构及其在非富勒烯有机太阳能电池中的性能表现。潜在的优化方向包括进一步调整分子结构和器件工程，以提高光伏效率。

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