基于吡啶四噻吩和苝二酰亚胺材料的合成及性能

摘要

cqvip:以吡啶环为中心,在吡啶环的2,3,5,6位各键接一个噻吩为π桥,将其与四个苝二酰亚胺通过bay位进行Stille偶联,得到一种新型“螺旋桨状”不对称PDI基非富勒烯电子受体材料Py-4PDI。Py-4PDI在波长为300~650 nm段有强吸收,而PTB7-Th在500~800 nm波段有强吸收,故Py-4PDI与PTB7-Th的吸收光谱有较好互补性。Py-4PDI最高成键分子轨道能级为-6.05 eV,最低空轨道能级为-4.11 eV,其能级与PTB7-Th的能级满足电荷分离、转移的要求。虽然Py-4PDI呈现“螺旋桨状”扭曲能抑制分子中PDI自身聚集,但使PTB7-Th:Py-4PDI共混活性层膜相分离严重,致使电荷传输性能较差,其电子迁移率仅为1.18×10^-4 cm^2·V^-1·s^-1,导致其器件的Jsc和FF较低。此外,PTB7-Th与Py-4PDI之间HOMO能级差为0.85 eV,导致所制备的本体异质结型有机聚合物太阳能电池器件在光电转换过程中能量损失(Eloss)较大,致使器件光电转换效率仅为3.32%。但这是目前报道基于PDI不对称NFAs最高的效率。