摘要
有机太阳能电池具有制备成本低、质量轻、易于制作等优势，引起了人们的广泛关注。目前，开发优秀的活性层材料，进一步提高光电转化效率是该领域的研究焦点。吡咯并吡咯二酮（dicyanomethylidene，DPP）及其衍生物具有较宽的吸收范围、可调节的前沿轨道能级和良好的热稳定性，是一种优秀的半导体材料。本研究基于吡咯并吡咯二酮结构单元，构筑了一系列新型的有机小分子受体材料，并对其光学性质、电化学性质、热稳定性和光伏应用进行了研究。 1）基于吡咯并吡咯二酮和二茂铁的A-D-A型小分子受体材料的设计、合成及光伏应用研究。通过烷基化、溴化、Stille偶联等七步反应合成目标化合物6和9，总收率分别为2.7%和2.5%。两个目标分子具有良好的溶解性、较宽的吸收范围（450-700nm）、合适的LUMO能级（-3.53eV、-3.59eV）及良好的热稳定性（Td分别为295℃、200℃），将化合物6和9为受体，以PBT7-Th为给体制备体相异质结有机太阳能电池，分别获得了0.46%和0.56%的光电转换效率。 2）基于吡咯并吡咯二酮和咔唑的近红外小分子受体材料的设计、合成及光伏应用研究。通过烷基化、溴化、Suzuki偶联、Knoevenagel缩合等七步反应合成目标化合物15和16，总收率分别为4.8%和3%。目标产物均具有较低的LUMO能级（-3.82eV、-3.85eV）、较宽的吸收范围（500-800nm）、较窄的带隙（1.55eV和1.45eV）、良好的热稳定性（Td分别为324℃、221℃），将化合物15和16作为受体材料，搭配给体材料PM6制备体相异质结有机太阳能电池，分别获得了1.2%和0.83%的光电转换效率。 3）吡咯并吡咯二酮分别连接丙二腈和3-二氰基亚甲基-1-茚酮的近红外小分子受体材料的设计、合成及光伏应用研究。通过烃化、溴化、Suzuki偶联、Knoevenagel缩合四步反应合成目标化合物19和20，总收率分别为2.8%和1.6%。两个目标化合物都具有较宽的薄膜吸收范围（450-1000nm、500-1200nm），较窄的带隙（1.55eV、1.37eV）、较低的LUMO能级（-3.92eV、-3.90eV），以化合物19和20为受体材料的体相异质结有机太阳能电池，分别获得了1%和0.29%的光电转换效率。
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