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有机小分子太阳能电池给体材料具有特有的优势,如易于提纯、具有明确的结构,合成的重复性好和较高的迁移率等特点,是有机太阳能电池的一个重要研究方向。 本文综述了有机小分子半导体材料应用于太阳能电池器件的基本情况,包括:有机半导体的发展史、电池的基本原理和器件结构以及目前给受体材料的发展状况。针对可溶液加工的制备工艺需求,设计并合成了两个系列的有机小分子给体材料。通过调节共轭体系与材料核心单元结构,构建新型有机小分子太阳能电池给体材料。期望通过对材料化学结构的改变来调控光学吸收、能级结构、载流子迁移率和器件性能。具体研究结果如下: 1)以苯并噻二唑受体单元(A)为核心,三苯胺给体单元(D)为桥的新型3D小分子给体材料SM1、SM2,成功获得了树状型新型给体材料。这两种材料在常见有机溶剂中溶解性能、热稳定性强,吸收光谱宽,与课题组之前合成的化合物SM0相比,光电性能理想。 2)以苯并噻二唑为核,双键为桥,接上己基噻吩,合成了两种具有不同强吸电子末端的线形小分子给体材料SM3、SM4。这两种材料具有溶解性好、热稳定性强和吸收光谱宽的特点。期望通过线形和树状形分子化学构型和器件性能的相关性,探索高性能有机小分子太阳能电池给体材料的有效设计思路。