二噻吩并蔻类有机分子半导体：新型光伏材料的合成与性能

"二噻吩并蔻类稠环结构有机分子半导体给体的合成及其光伏性能的研究" 在有机太阳能电池领域，开发高效的有机半导体材料是提高器件性能的关键。本研究由肖生强、杨明焱和蒋友宇等人进行，他们通过分子内弱给体-强受体结构单元交替共聚的方法，设计并合成了新型的二噻吩并蔻类稠环结构有机分子半导体给体材料——DTCTTE(DTBT)2。这一合成策略旨在构建理想的能级结构，以提升有机太阳能电池的效率。 二噻吩并蔻是这种分子结构中的关键部分，它是一种多元稠环芳香结构单元，拥有大的π共轭体系，同时具备较弱的给电子能力。这种结构使得合成的分子在吸收光谱上有更宽的响应范围，有助于捕获更多的太阳光。苯并噻二唑则作为受体单元，其强的吸电子能力有助于形成有效的电荷分离。 DTCTTE(DTBT)2分子显示了良好的溶解性能，这在制备薄膜时非常重要，因为薄膜的质量直接影响器件的性能。其薄膜状态的光学带隙约为1.96 eV，这意味着它可以在可见光谱范围内有效地吸收光能。前线轨道能级HOMO（最高占据分子轨道）和LUMO（最低未占据分子轨道）分别位于-5.43 eV和-3.47 eV，这样的能级分布有利于电子注入和收集，对提高电池效率至关重要。 利用DTCTTE(DTBT)2与富勒烯受体PC61BM构建的有机分子体异质结太阳能电池器件，经过初步优化后，显示出0.71%的光电转换效率。尽管这个效率相对较低，但它是对新型有机半导体材料性能的初步验证，为进一步优化和提高效率提供了基础。 这项研究体现了在有机太阳能电池领域对新型有机半导体材料的探索，以及如何通过分子设计来调控材料的能级结构和光电性能。未来的研究可能会集中在改善材料的结晶性、增加分子间的相互作用以及优化器件结构，以期实现更高的光电转换效率。同时，这类研究对于推动有机、有机-无机杂化太阳能电池的发展具有重要意义，有助于实现可再生能源技术的持续进步。