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#周行浩，陈木青，赵雪梅，谢丽欣，杨上峰**51015202530（中国科学技术大学材料科学与工程系，中国科学院能量转换材料重点实验室，安徽合肥230026）摘要：本文利用Prato反应合成了两种基于苯并噻二唑的新型富勒烯C60受体光伏材料并研究了其光伏性能。通过改变富勒烯侧链上共轭链的长度，我们设计合成了基于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-辛基噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑（BOTBT）的两种C60受体光伏材料（BTHDBTBT-C60,BOTBT-C60）并对其电子性质和光伏性能进行了对比研究。通过核磁共振氢谱和碳谱，质谱对所合成的BTHDBTBT-C60和BOTBT-C60的分子结构进行了表征，并通过紫外-可见吸收光谱，荧光光谱和电化学测试研究了其光学和电学性质，通过密度泛函理论计算了其能级、带隙以及电子云的分布。研究结果表明BTHDBTBT-C60和BOTBT-C60均具有较宽的光吸收范围，较高的LUMO能级和较强的分子内电荷转移。最后将BTHDBTBT-C60和BOTBT-C60分别作为受体光伏材料与聚己基噻吩（P3HT）给体光伏材料按照0.7:1（w/w）共混制备了体相异质结光活性层薄膜，以此为基础组装出的聚合物太阳能电池器件的能量转换效率分别为0.15%和0.47%。这一对比结果揭示了富勒烯受体光伏材料的分子结构对光伏性能的影响。关键词：富勒烯；聚合物太阳能电池；体相异质结；受体光伏材料；苯并噻二唑：O621.2Synthesis,characterizationandphotovoltaicpropertyofnovelfullereneacceptorphotovoltaicmaterialsbasedonbenzothiadiazoleZHOUXinghao,CHENMuqing,ZHAOXuemei,XIELixin,YANGShangfeng(CASKeyLaboratoryofMaterialsforEnergyConversionDepartmentofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyofChina(USTC),Hefei230026)Abstract:WesynthesizedtwonovelfullereneC60acceptorphotovoltaicmaterialsbasedonbenzothiadiazoleviaPratoreaction,andstudiedtheirphotovoltaicproperties.Byadjustingthelengthoftheconjugatedchainsattachedtothefullerene,wedesignedandsynthesizedtwofullereneacceptorphotovoltaicmaterials,BTHDBTBT-C60andBOTBT-C60,whichcontaineither4-(2,2'-bithiophen-5-yl)-7-(5'-(2-hexyldecyl)-2,2'-bithiophen-5-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole(BTHDBTBT)or4,7-bis(4-octylthiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole(BOTBT)moiety,for354045whichtheelectronicandphotovoltaicpropertieswerecompared.ThemolecularstructuresofBTHDBTBT-C60andBOTBT-C60,weredeterminedby1H-and13C-NMRandmassspectrometry,andtheiropticalandelectronicpropertieswerecharacterizedbyUV-vis,fluorescencespectroscopiesandelectrochemistry.Furthermore,themolecularorbitallevels,bandgapsandelectronicclouddistributionsofBTHDBTBT-C60andBOTBT-C60werecomputedbydensityfunctiontheory(DFT).OurresultsrevealedthatBTHDBTBT-C60andBOTBT-C60bothhadwidelightabsorptionrange,highLUMOlevelandstrongintramolecularelectrontransfer.Finally,BTHDBTBT-C60andBOTBT-C60weremixedwiththedonorpoly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(P3HT)withtheweightratioof0.7:1(acceptor:P3HT,w/w)andthebulkheterojunctionphotoactivelayerwasprepared,andtheresultingpolymersolarcellsexhibitedpowerconversionefficiency(PCE)of0.15%and0.47%,respectively.Thiscomparisonresultrevealedtheinfluence---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20113402110020）作者简介：周行浩（1990-），男，本科生，主要研究方向：有机太阳能电池通信联系人：杨上峰，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：新型碳纳米材料及有机太阳能电池.sfyang@ustc.edu-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---ofthemolecularstructureoffullerenea...