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星形给体-π-受体分子中三苯胺核的融合对其理化性质及体异质结有机太阳能电池性能的影响
摘要： 本工作报道了一种新型星形给体-受体分子I的合成，其核心为基于吖啶的稠环结构——通过π共轭三噻吩间隔基连接的三苯胺衍生物，并带有末端己基二氰乙烯基吸电子单元。我们全面研究了该分子的物理化学及光伏性能，并与结构类似但具有原始螺旋桨状三苯胺核心的分子II进行了对比。新型分子展现出更高的结晶度、溶解度和热稳定性。以I为给体、PC71BM为受体的体异质结有机太阳能电池相比分子II器件，空穴迁移率提高三倍，外量子效率增大50%，最终使功率转换效率提升至6.14%（最高达两倍）。本研究表明：星形给体-受体分子中通过对甲苯亚甲基基团稠合的三苯胺核心，是设计高溶解性结晶材料用于有机光电器件的理想结构单元。
关键词： 低聚噻吩、有机太阳能电池、二氰基乙烯基、三苯胺、给体-受体分子
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于共轭星形给体-受体寡聚物的单材料有机太阳能电池和光电探测器中的电荷光生与复合
摘要： 单材料有机太阳能电池（SMOSC）因其结构简单、制备便捷而备受关注，从而几乎避免了异质结有机太阳能电池的诸多缺陷。然而其性能仍较低，首要原因是对光能转化为电能过程中能量损耗的认知不足。本研究展示了一种基于星型π共轭给体-受体寡聚物的溶液法制备SMOSC，该寡聚物以三苯胺给体（N-Ph3）和烷基/苯基二氰乙烯基受体（DCV-R）为核心，通式为N(Ph-nT-DCV-R)3（nT代表n聚噻吩）。我们研究了其电荷光生与复合过程。该SMOSC展现出较小的能量损耗，开路电压高达1.08-1.19 V，在0.45倍太阳光强下功率转换效率达1.22%（1倍太阳光强下为1.13%），其中N(Ph-2T-DCV-Ethyl)3的最大外量子效率达24%，这些指标在基于共轭给体-受体小分子或寡聚物的SMOSC中均属领先水平。研究发现：单分子复合在短路条件和最大功率点占主导，而开路条件下光生电荷几乎以双分子形式复合。性能瓶颈被证实为弱电场极限下Onsager模型完美描述的场助电荷产生过程。结果表明共轭给体-受体分子间的电荷离域将有助于SMOSC的进一步发展。
关键词： 共轭分子、电荷复合、给体-受体分子、昂萨格模型、有机太阳能电池、电荷产生
更新于2025-09-12 10:27:22