苯并噻唑修饰的萘二酰亚胺对有机场效应晶体管及非富勒烯钙钛矿太阳能电池特性的影响

摘要： 开发空气稳定的高性能小分子n型及双极性有机场效应晶体管（OFETs）至关重要且极具需求。本研究设计合成了两种萘二酰亚胺（NDI）衍生物（NDI-BTH1和NDI-BTH2），发现NDI核位引入2-(苯并[d]噻唑-2-基)乙腈基团后最低未占分子轨道（LUMO，-4.326 eV）能级最低且电子亲和力强，表明NDI-BTH1有望成为电子传输材料（即n型半导体）；而NDI核位连接双(苯并[d]噻唑-2-基)甲烷的NDI-BTH2（LUMO为-4.243 eV）则呈现双极性特性?；谡饬街植牧现票傅腛FET器件中，NDI-BTH1载流子迁移率为14.00×10?? cm2/Vs（μe=电子迁移率），NDI-BTH2则同时获得8.64×10?? cm2/Vs（μe=电子迁移率）和1.68×10?? cm2/Vs（μh=空穴迁移率）。NDI核取代基差异显著改变了材料的紫外-可见吸收及循环伏安特性。进一步将NDI-BTH1和NDI-BTH2用作倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电子传输层（ETL）材料时发现：以NDI-BTH2为ETL的器件功率转换效率（PCE）达15.4%，高于NDI-BTH1的13.7%，该性能与OFET测试结果相当。我们认为NDI-BTH2基PSCs效率提升源于其LUMO能级与钙钛矿层导带良好匹配，从而增强了电子提取与传输能力。