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咔唑绿与蓝-BODIPY 二元体和三元体作为体异质结有机太阳能电池的给体材料

DOI：10.1039/D0DT00637H 期刊：Dalton Transactions 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 设计、合成了含一个（B2）和两个（B3）咔唑基团的两种BODIPY衍生物，并将其作为电子给体材料应用于有机光伏电池（OPV）。系统研究了其光学与电化学性质。这些BODIPY染料在有机溶剂中表现出优异溶解性，在溶液中的摩尔消光系数高达1.37–1.48×10? M?1 cm?1，单苯乙烯基团的最大吸收波长为586 nm，双苯乙烯基团为672 nm。苯乙烯基团的引入导致显著红移并大幅降低HOMO-LUMO能隙。循环伏安法测定显示这些BODIPY染料的HOMO能级相对较低（-4.99至-5.16 eV）。通过循环伏安法和理论计算证明，这些化合物的前线分子轨道能与PC71BM受体匹配，支持其作为溶液加工型小分子体异质结（BHJ）有机太阳能电池的给体材料。优化活性层后，基于B2:PC71BM和B3:PC71BM的有机太阳能电池分别实现了6.41%和7.47%的总光电转换效率。B3基OSC更高PCE归因于更平衡的电荷传输与激子解离，以及更优的结晶性和分子堆积。
作者： Jian Yang，Charles H. Devillers，Paul Fleurat-Lessard，Hao Jiang，Shifa Wang，Claude P. Gros，Gaurav Gupta，Ganesh D. Sharma，Haijun Xu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计、合成并应用含咔唑基团的BODIPY衍生物作为有机光伏电池（OPV）中的电子给体材料，研究其光学、电化学性质及光伏性能。

研究成果

BODIPY衍生物B2和B3作为体异质结有机太阳能电池的给体材料表现出良好效果，其光电转换效率（PCE）分别为6.41%和7.47%。B3较高的PCE归因于更优的电荷传输、激子解离及分子堆积。未来研究方向包括探索非富勒烯受体和三元有机太阳能电池以提高效率。

研究不足

该研究聚焦于以PC71BM为受体的BODIPY衍生物应用。建议未来研究探索非富勒烯受体及三元有机太阳能电池中的性能表现。

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