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掠入射广角X射线散射揭示DPP基小分子太阳能电池中显著不同的分子构型

DOI：10.1107/s2052520617009933 期刊：Acta Crystallographica Section B Structural Science, Crystal Engineering and Materials 出版年份：2017 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本研究采用掠入射广角X射线散射同步辐射技术，全面探究了两种含不同烷基侧链的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮（DPP）小分子及其与富勒烯衍生物PC71BM共混物的纳米结构特性。在原始薄膜和共混薄膜中，多数情况下观察到侧链较短（乙基己基）的SM1分子在更大且更有序的堆积相内主要呈现面朝上相对取向，而SM2晶体则严格保持垂直取向。这些截然不同的结晶特性导致显著差异的结果，由此提出了晶体结构-性能关联规律。该研究不仅揭示了分子结构与结晶形成之间的重要科学关联，还为优化DPP基小分子太阳能电池的形貌与性能提供了分子设计方向。
作者： Yu Jin Kim，Chang Eun Song，Sanjaykumar R. Suranagi，Jong-Cheol Lee，Chan Eon Park
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究具有不同烷基侧链的DPP类小分子及其与PC71BM共混物的纳米结构特性，以理解小分子太阳能电池中分子结构与晶体形成之间的关系。

研究成果

研究表明，分子结构的细微差异会导致晶粒形成明显不同，进而影响器件性能。侧链较短的SM1（乙基己基）形成的晶粒具有更有序且更大的晶体堆积区域，以及相对更强的面朝取向，从而在太阳能电池中表现出更优异的性能。

研究不足

该研究聚焦于两种具有不同烷基侧链的特定DPP类小分子，这些分子可能无法代表所有可能的分子结构变化。研究结果基于GIWAXS分析，该方法虽能提供详细的结构信息，但可能无法全面反映器件性能的所有方面。

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