第 51 卷第 2 期 Vol. 51 No. 2 2021 年 4 月 Apr 2021

所属栏目：功能材料 基于苯并二噻吩的核小分子受体材料合成及其光伏性能研究

谢 亮1，陈景龙2，梁淑敏1，李皇芬1，曹佳民1*，肖曼军2*，唐子龙1* （1. 湖南科技大学 化学化工学院 理论有机化学与功能分子教育部重点实验室，湖南 湘潭 411201；2. 湘潭大学 化学学院 环境友好化学与应用教育部重点实验室，湖南 湘潭 411105）

摘　要：以苯并［1，2-b：4，5-b'］二噻吩-4，8-二酮和3-（2-癸基十四烷基）噻吩为原料，通过数步反应高效合成了三种目标小分子受体BDT-2H、BDT-2F和BDT-2Cl。三种小分子受体具有依次红移的吸收光谱，光学带隙分别为1.72、1.70、1.65 eV，HOMO和LUMO能级也呈现出依次降低的趋势。因此，三种小分子受体分别与聚合物给体PBDB-T共混制备的有机太阳能电池具有依次降低的开路电压（0.99、0.88、0.80 V）和逐步提高的短路电流（6.74、11.63、15.63 mA·cm-2），能量转换效率分别为2.82%、5.64%和7.17%。

关键词：有机太阳能电池；小分子受体；苯并二噻吩；光伏性能

中图分类号：TM914　　文献标识码：A　　文章编号：1009-9212（2021）02-0050-05

Synthesis and Photovoltaic Properties of Small-molecule Acceptors Based on Benzodithiophene Core

XIE Liang1, CHEN Jing-long2, LIANG Shu-min1, LI Huang-fen1, CAO Jia-min1*, XIAO Man-jun2*, TANG Zi-long1* (1. Key Laboratory of Theoretical Organic Chemistry and Functional Molecule of Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, China; 2. Key Laboratory of Environmentally Friendly Chemistry and Application of Ministry of Education, College of Chemistry, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China)

Abstract：Three small-molecule acceptors (SMAs) including BDT-2H，BDT-2F and BDT-2Cl were synthesized efficiently in several steps using benzo[1,2-b:4,5-b'] dithiophene-4,8-dione and 3-(2-decyltetradecyl) thiophene as the starting materials. From BDT-2H to BDT-2F and BDT-2Cl, the absorption spectra were red-shifted with the optical bandgaps of 1.72, 1.70 and 1.65 eV, respectively, and the HOMO and LUMO energy levels also decreased successively. Therefore, the organic solar cells using PBDB-T as the donor material and three SMAs as the acceptor materials exhibited lower open-circuit voltage (0.99, 0.88 and 0.80 V) and enhanced short-circuit current (6.74, 11.63 and 15.63 mA·cm-2) gradually, and the energy conversion efficiencies of 2.82%, 5.64% and 7.17% were achieved for these three cells, respectively.

Key words：organic solar cells; small-molecule acceptors; benzodithiophene; photovoltaic properties

基金项目：国家自然科学基金资助项目（21604021），湖南省自然科学基金资助项目（2018JJ3141）。

作者简介：谢 亮（1996—），男，湖南耒阳人，硕士研究生，研究方向：有机太阳能电池（E-mail：794234012@qq.com）。

联 系 人：曹佳民，副教授，研究方向：有机功能材料（E-mail：minjiacao@163.com）；肖曼军，讲师，研究方向：有机光电材料与器械（E-mial：xmjo704@163.com）;唐子龙，教授，研究方向：有机合成、药物和农药化学（E-mail：zltang67@aliyun.com）。

收稿日期：2021-03-21