新型苯并噻二唑富勒烯受体光伏材料的合成与性能研究

该研究论文深入探讨了"基于苯并噻二唑的新型富勒烯受体光伏材料的合成、表征及光伏性能"。由周行浩、陈木青等人合作完成，他们利用Prato反应成功制备了两种新型富勒烯C60受体材料，即4-(2,2'-二噻吩-5)-7-(5'-(2-己基癸基)-2,2'-二噻吩-5)苯并[c][1,2,5]噻二唑(BTHDBTBT)和4,7-二(4-辛基-10噻吩-2-基)苯并[c][1,1,2,5]噻二唑(BOTBT)，并将其命名为BTHDBTBT-C60和BOTBT-C60。 论文的重点在于通过调整富勒烯侧链上的共轭链长度，探究这种结构变化如何影响光伏材料的性能。研究团队通过核磁共振氢谱和碳谱对新合成的化合物进行分子结构分析，进一步通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和电化学测试来研究它们的光学和电学特性。此外，借助密度泛函理论，他们计算了材料的能级、带隙以及电子云的分布，以深入理解材料的电子性质。 实验结果显示，BTHDBTBT-C60和BOTBT-C60都展现出较宽的光吸收范围，较高的最低未占据分子轨道(LUMO)能级以及较强的分子内电荷转移，这些都是光伏性能的关键因素。通过将这两种受体材料与聚己基噻吩(P3HT)作为给体材料以0.7:1的比例混合，制备了体相异质结光活性层薄膜，进而组装成聚合物太阳能电池器件。结果显示，BTHDBTBT-C60对应的器件能量转换效率为0.15%，而BOTBT-C60的效率则提高至0.47%。 这篇论文的发现强调了富勒烯受体材料的分子结构对其光伏性能的显著影响，为进一步优化这类材料的性能提供了有价值的信息。这项研究不仅展示了新型富勒烯受体光伏材料的潜在应用，也为有机太阳能电池领域的发展开辟了新的研究方向。关键词包括富勒烯、聚合物太阳能电池、体相异质结、受体光伏材料以及苯并噻二唑，表明了作者们对该领域的关注点和研究深度。