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四苯基乙烯取代的噻吩并噻吩和二噻吩并噻吩衍生物；合成、光学性质及OLED器件
摘要： 噻吩并[3,2-b]噻吩（TT）和二噻吩并[3,2-b;3,2-d]噻吩（DTT）在电子与光电子领域引起了极大关注。本研究通过Suzuki偶联反应，首次设计合成了外围带有四苯基乙烯（TPE）单元的TT衍生物（TPE2-TT、TPE3-TT）和DTT衍生物（TPE2-DTT），用于OLED器件的聚集诱导发光（AIE）应用。通过实验研究、计算模拟、X射线衍射及DFT优化对其性能进行了系统表征。其中TPE2-TT器件展现出优异性能：最大亮度达11620 cd m?2，最大电流效率为6.17 cd A?1，最大外量子效率为2.43%。这些合成简便的分子还具有高热稳定性，使其非常适合光学应用。
关键词： 四苯基乙烯、聚集诱导发光、二噻吩并[3,2-b;3,2-d]噻吩、噻吩并[3,2-b]噻吩、有机发光二极管
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于非富勒烯有机太阳能电池的宽带隙邻苯二甲酰亚胺基D-π-A聚合物：从噻吩到噻吩并[3,2-b]噻吩共轭π桥的影响
摘要： 具有D-π-A主链结构的共轭聚合物已被深入研究，极大推动了有机太阳能电池(OSCs)的快速发展。然而作为最简单的电子受体(A)单元之一，邻苯二甲酰亚胺(PhI)在构建高效D-π-A光伏聚合物方面却未受到足够重视。因此需要系统研究其化学结构-光电性能-光伏效率之间的关联。本研究将PhI单元与电子给体(D)单元苯并二噻吩(BDT)结合，分别以噻吩(T)和噻吩[3,2-b]噻吩(TT)作为π桥，合成了两种D-π-A共聚物PE80和PE81。当与低带隙(Eg=1.33 eV)非富勒烯受体Y6共混时，PE81器件实现了10.21%的功率转换效率(PCE)和0.90 V的开路电压(VOC)，显著优于PE80:Y6器件(PCE=4.11%，VOC=0.88 V)。结果表明PhI也是构建光伏聚合物的优异缺电子单元，而采用TTπ桥是提升D-π-A聚合物光伏性能的简便策略。
关键词： 非富勒烯有机太阳能电池，D-π-A主链，共轭聚合物，噻吩并[3,2-b]噻吩，邻苯二甲酰亚胺
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于侧链共轭噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮聚合物与小分子受体的高效非富勒烯聚合物太阳能电池
摘要： 非富勒烯（NF）受体在体异质结（BHJ）聚合物太阳能电池（PSCs）中的应用，是克服富勒烯衍生物受体固有缺陷的有效途径。在PSCs中，低带隙受体-给体-受体（A-D-A）小分子受体与中/宽带隙聚合物给体之间的互补吸收及匹配的分子能级，对实现高功率转换效率（PCE）至关重要。基于苯并二噻吩（BDT）给电子单元和噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮（TPD）吸电子单元的交替共聚物具有中等带隙和较低的最低未占分子轨道（HOMO）能级，与富勒烯衍生物表现出良好的光伏性能。为探究TPD基聚合物在NF-PSCs中的表现，本研究合成了两种含烷氧基或烷基噻吩修饰苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩（BDT）的TPD基聚合物作为给体，与A-D-A型受体2,2′-[[6,6,12,12-四(4-己基苯基)-s-茚并二噻吩[3,2-b]噻吩]亚甲基(3-氧代-1H-茚-2,1(3H)-二亚基)]]双(丙二腈)（ITIC）共混制备光伏器件。二维共轭聚合物PBDTT-TPD因具有增强的消光系数、更深的HOMO能级和优异的空穴传输性能，使PCE提升至6.17%。为进一步提升性能，研究还采用能级下移的小分子受体2,2′-((2Z,2′Z)-((4,4,9,9-四己基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b′]二噻吩-2,7-二基)双(甲基亚甲基))双(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))双丙二腈（IDIC）与两种聚合物共混。虽然PBDTT-TPD:IDIC器件的开路电压（VOC）略有下降，但短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）同步提升，最终获得7.15%的优异PCE。结果表明，二维共轭TPD基聚合物可作为中等带隙聚合物给体，与具有合适分子能级的小分子受体匹配，在PSCs中实现高效光伏转换。
关键词： 非富勒烯受体、噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮、能级偏移、聚合物太阳能电池、热退火
更新于2025-09-11 14:15:04
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双组分随机法合成高效全聚合物太阳能电池用供体聚合物——采用绿色溶剂加工工艺
摘要： 全聚合物太阳能电池（all-PSCs）具有优异的热稳定性和机械应力形貌稳定性。要实现其作为柔性或可穿戴器件的全部潜力，亟需采用绿色溶剂配合简单后处理工艺制备全-PSCs，从而避免在柔性基底上进行热退火处理。这对材料设计提出了严峻挑战——必须通过调控溶解性、聚集态和形貌来适配相应性能要求。为此，本研究通过在D-A型聚合物给体中仅改变D-A摩尔比，开发出简便的双组分随机共聚策略?；诟貌呗裕杓坪铣闪讼盗行滦退婊酆衔颬BDTa-TPDb（其D组分2D-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)与A组分噻吩[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(TPD)的摩尔比各异）。研究发现，随机给体PBDTa-TPDb的能级、光吸收、溶解性及堆积结构均随D-A摩尔比变化显著。通过制备PBDTa-TPDb/P(NDI2HD-T)器件，系统探究了加工溶剂与D-A型随机聚合物组分的协同效应。结果表明：通过调控随机给体组分，可合理优化纳米级形貌、体异质结的平衡混溶性/结晶性及光伏性能。最终，基于最优给体PBDT5-TPD4的旋涂型全-PSC在绿色溶剂工艺中实现了8.20%的最高光电转换效率（PCE），优于参比聚合物器件（PCE：6.41%）。该效率是目前BDT-TPD基给体全-PSCs的最高纪录，且优化器件表现出优异的活性层厚度不敏感性和良好稳定性。
关键词： 噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮，全聚合物太阳能电池，双组分随机法，苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩，绿色溶剂
更新于2025-09-11 14:15:04
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疏水性有机半导体的水介质电化学门控
摘要： 我们证明，即使高度疏水的半导体聚合物聚[2,5-双(3-十四烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩](PBTTT)，当采用水性介质作为栅极时也能以有机电化学晶体管(OECT)模式而非场效应晶体管(OFET)模式工作。通过选择苦味酸(PA)这种阴离子，使得在水的水解离窗口内，阴离子能够充分渗透到半导体薄膜中成为可能。此前，只有在采用具有更大水解离窗口的固态电解质作为栅极，或者对于具有亲水侧链的PBTTT类似物时，才观察到PBTTT薄膜或其类似物以OECT模式工作。我们将PA阴离子能够渗透PBTTT体相的能力归因于其与PBTTT溶剂（氯代苯）的相似性，即它们都表现出缺电子的π电子体系。在对照实验中，我们证实当采用另一种不具有此类π电子体系的有机酸（乙酸）作为栅极时，未观察到OECT模式，并且栅极机制确实是电化学掺杂而非电荷转移机制。只有在采用较高浓度PA（50 mM或更高）作为水性栅极介质时才观察到OECT模式，但此时可产生约80 S/cm的电导率，略高于采用氯离子作为栅极的具有亲水侧链的PBTTT类似物。
关键词： 规整的聚(3-己基噻吩)、有机电化学晶体管、苦味酸、聚[2,5-双(3-十四烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩]
更新于2025-09-10 09:29:36