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相比于传统的无机晶体硅电池和薄膜电池,有机太阳能电池(OPVs)因为其生产成本低,性能良好、制备工艺简单和环境友好等优点而受人们关注。实际上,OPVs虽然经过了几十年的发展,但到目前为止,其无论是在光电转化效率还是稳定性方面仍然比不上传统的太阳能电池。为了进一步提高性能,达到更高的光电转化效率,研究者们需要设计并优化材料和器件的结构,更加深入地了解它们之间的关系,以早日实现应用。卟啉、吩噻嗪、吡咯并吡咯二酮(DPP)、苯并噻二唑(BT)等都是广泛用于光电领域的有机材料,它们因具备良好的性能而受到人们关注。卟啉具有一个大的共轭结构,平面性好,电子转移能力强,S带(400-500 nm)和Q带(600-700nm)光谱响应强等特点,本文引入吩噻嗪以拓宽卟啉Q带和S带的光谱吸收;DPP成膜性好,平面性也较好,有利于拓宽材料的光谱响应范围;苯并噻二唑具有强的吸电子能力,有利于扩宽450-700 nm之间的吸收光谱,且能使光谱发生红移;本文设计合成以这三种基团为基础的有机小分子和聚合物并将其应用于有机太阳能电池,具体开展了如下几个方面的工作:1.设计合成了三个以卟啉与吡咯并吡咯二酮(DPP)为骨架的聚合物GP(1-3),这三个聚合物表现出良好的成膜性和溶解性。DPP基团的嵌入使聚合物的吸收光谱拓宽至近红外区域;卟啉上meso位烷基取代基的不同,能有效影响材料光谱吸收范围、带隙以及热稳定性。2.设计合成了一系列基于卟啉与吩噻嗪衍生物的有机小分子GM(1-3)。通过引入烷氧链和叉链,使得这些有机小分子都具有良好的溶解性;吩噻嗪的引入在一定程度上扩宽了卟啉类材料的吸收光谱,在400-600 nm和650-750 nm表现出了较强的光吸收;同时,该系列小分子失重5%时的温度(Td)均在300℃以上,具有良好的热稳定性,具有成为光伏材料的潜力。3.设计合成了一系列基于卟啉与苯并噻二唑衍生物的有机小分子GM(4-6)。通过改变卟啉meso位上取代基的烷基链来研究其对小分子性能的影响。该系列小分子在400-550 nm、600-750 nm之间表现出了较强的光谱吸收;同时,该系列小分子失重5%时的温度(Td)均在330℃以上,具有较好的热稳定性,具有成为光伏材料的潜力。