萘酰亚胺-卟啉星型电子受体分子的构筑及其在非富勒烯太阳能电池中的应用

周士超 冯贵涛 夏冬冬 李诚 武永刚 李韦伟

引用本文: 周士超, 冯贵涛, 夏冬冬, 李诚, 武永刚, 李韦伟. 萘酰亚胺-卟啉星型电子受体分子的构筑及其在非富勒烯太阳能电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2018, 34(4): 344-347. doi: 10.3866/PKU.WHXB201709112 shu
Citation:  ZHOU Shichao, FENG Guitao, XIA Dongdong, LI Cheng, WU Yonggang, LI Weiwei. Star-Shaped Electron Acceptor based on Naphthalenediimide-Porphyrin for Non-Fullerene Organic Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(4): 344-347. doi: 10.3866/PKU.WHXB201709112 shu

萘酰亚胺-卟啉星型电子受体分子的构筑及其在非富勒烯太阳能电池中的应用

    通讯作者: 李诚, licheng1987@iccas.ac.cn; 武永刚, wuyonggang@hbu.edu.cn; 李韦伟, liweiwei@iccas.ac.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51773207, 21574138, 51603209, 91633301, 21474026),中国科学院B类战略性先导科技专项(XDB12030200)资助项目

摘要: 非富勒烯太阳能电池目前已经成为有机太阳能电池的研究热点,大量的共轭电子受体分子被开发,并成功应用到高性能光伏器件中。共轭分子作为非富勒烯电子受体,需要综合考虑吸收、能级、电子传输以及结晶性等,其中宽吸收光谱可以提高对太阳光谱的利用,是分子设计中重要因素之一。本工作中,我们设计一种新型电子受体分子,以卟啉为核、萘酰亚胺为端基以及炔为桥连基团。这种新型分子具有近红外的吸收光谱以及合适的能级。将一种具有吸收互补的共轭聚合物为电子给体,星型分子为电子受体应用到电池的活性层中,我们获得了1.8%的能量转换效率,电池的光谱响应为300–900 nm。实验结果证明了这种以卟啉为核的分子设计在实现近红外吸收的电子受体方面具有重要应用前景。

English

    1. [1]

      Li, Y. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 723. doi: 10.1021/ar2002446Li, Y. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 723. doi: 10.1021/ar2002446

    2. [2]

      Zhao, Y. F.; Zou, W. J.; Li, H.; Lu, K.; Yan, W.; Wei, Z. X. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 261. doi: 10.1007/s10118-017-1875-zZhao, Y. F.; Zou, W. J.; Li, H.; Lu, K.; Yan, W.; Wei, Z. X. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 261. doi: 10.1007/s10118-017-1875-z

    3. [3]

      Krebs, F. C.; Espinosa, N.; Hösel, M.; Søndergaard, R. R.; Jørgensen, M. Adv. Mater. 2014, 26, 29. doi: 10.1002/adma.201302031Krebs, F. C.; Espinosa, N.; Hösel, M.; Søndergaard, R. R.; Jørgensen, M. Adv. Mater. 2014, 26, 29. doi: 10.1002/adma.201302031

    4. [4]

      Lu, L.; Zheng, T.; Wu, Q.; Schneider, A. M.; Zhao, D.; Yu, L. Chem. Rev. 2015, 115, 12666. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00098

    5. [5]

      Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Science 1995, 270, 1789. doi: 10.1126/science.270.5243.1789Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Science 1995, 270, 1789. doi: 10.1126/science.270.5243.1789

    6. [6]

      Wienk, M. M.; Kroon, J. M.; Verhees, W. J. H.; Knol, J.; Hummelen, J. C.; van Hal, P. A.; Janssen, R. A. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 3371. doi: 10.1002/anie.2003516547Wienk, M. M.; Kroon, J. M.; Verhees, W. J. H.; Knol, J.; Hummelen, J. C.; van Hal, P. A.; Janssen, R. A. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 3371. doi: 10.1002/anie.2003516547

    7. [7]

      Lin, Y.; Wang, J.; Zhang, Z. G.; Bai, H.; Li, Y.; Zhu, D.; Zhan, X. Adv. Mater. 2015, 27, 1170. doi: 10.1002/adma.201404317Lin, Y.; Wang, J.; Zhang, Z. G.; Bai, H.; Li, Y.; Zhu, D.; Zhan, X. Adv. Mater. 2015, 27, 1170. doi: 10.1002/adma.201404317

    8. [8]

      Jiang, W.; Ye, L.; Li, X.; Xiao, C.; Tan, F.; Zhao, W.; Hou, J.; Wang, Z. Chem. Commun. 2014, 50, 1024. doi: 10.1039/C3CC47204CJiang, W.; Ye, L.; Li, X.; Xiao, C.; Tan, F.; Zhao, W.; Hou, J.; Wang, Z. Chem. Commun. 2014, 50, 1024. doi: 10.1039/C3CC47204C

    9. [9]

      Nielsen, C. B.; Holliday, S.; Chen, H. Y.; Cryer, S. J.; McCulloch, I. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2803. doi: 10.1021/acs.accounts.5b00199Nielsen, C. B.; Holliday, S.; Chen, H. Y.; Cryer, S. J.; McCulloch, I. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2803. doi: 10.1021/acs.accounts.5b00199

    10. [10]

      张少青, 侯剑辉.物理化学学报, 2017, 33, 2327. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706161Zhang, S. Q.; Hou, J. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 2327. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706161

    11. [11]

      Yang, F.; Li, C.; Feng, G.; Jiang, X.; Zhang, A.; Li, W. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 239. doi: 10.1007/s10118-017-1870-4Yang, F.; Li, C.; Feng, G.; Jiang, X.; Zhang, A.; Li, W. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 239. doi: 10.1007/s10118-017-1870-4

    12. [12]

      Zhao, R. Y.; Dou, C. D.; Liu, J.; Wang, L. X. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 198. doi: 10.1007/s10118-017-1878-9Zhao, R. Y.; Dou, C. D.; Liu, J.; Wang, L. X. Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 198. doi: 10.1007/s10118-017-1878-9

    13. [13]

      邵绒, 杨鑫博, 尹世伟, 王文亮.化学学报2016, 74, 676. doi: 10.6023/a16050268Shao, R.; Yang, X. B.; Yin, S. W.; Wang, W. L. Acta Chim. Sin. 2016, 74, 676. doi: 10.6023/a16050268

    14. [14]

      Liu, Y.; Zhang, Z.; Feng, S.; Li, M.; Wu, L.; Hou, R.; Xu, X.; Chen, X.; Bo, Z. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3356. doi: 10.1021/jacs.7b00566Liu, Y.; Zhang, Z.; Feng, S.; Li, M.; Wu, L.; Hou, R.; Xu, X.; Chen, X.; Bo, Z. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3356. doi: 10.1021/jacs.7b00566

    15. [15]

      Zhao, W.; Li, S.; Yao, H.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Yang, B.; Hou, J. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7148. doi: 10.1021/jacs.7b02677

    16. [16]

      Liu, J.; Chen, S.; Qian, D.; Gautam, B.; Yang, G.; Zhao, J.; Bergqvist, J.; Zhang, F.; Ma, W.; Ade, H.; Ingan s, O.; Gundogdu, K.; Gao, F.; Yan, H. Nat. Energy 2016, 1, 16089. doi: 10.1038/nenergy.2016.89Liu, J.; Chen, S.; Qian, D.; Gautam, B.; Yang, G.; Zhao, J.; Bergqvist, J.; Zhang, F.; Ma, W.; Ade, H.; Ingan s, O.; Gundogdu, K.; Gao, F.; Yan, H. Nat. Energy 2016, 1, 16089. doi: 10.1038/nenergy.2016.89

    17. [17]

      Meng, D.; Sun, D.; Zhong, C.; Liu, T.; Fan, B.; Huo, L.; Li, Y.; Jiang, W.; Choi, H.; Kim, T.; Kim, J. Y.; Sun, Y.; Wang, Z.; Heeger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 375. doi: 10.1021/jacs.5b11149Meng, D.; Sun, D.; Zhong, C.; Liu, T.; Fan, B.; Huo, L.; Li, Y.; Jiang, W.; Choi, H.; Kim, T.; Kim, J. Y.; Sun, Y.; Wang, Z.; Heeger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 375. doi: 10.1021/jacs.5b11149

    18. [18]

      Jiang, X.; Xu, Y.; Wang, X.; Yang, F.; Zhang, A.; Li, C.; Ma, W.; Li, W. Polym. Chem. 2017, 8, 3300. doi: 10.1039/C7PY00444CJiang, X.; Xu, Y.; Wang, X.; Yang, F.; Zhang, A.; Li, C.; Ma, W.; Li, W. Polym. Chem. 2017, 8, 3300. doi: 10.1039/C7PY00444C

    19. [19]

      Lin, Y.; He, Q.; Zhao, F.; Huo, L.; Mai, J.; Lu, X.; Su, C. J.; Li, T.; Wang, J.; Zhu, J.; Sun, Y.; Wang, C.; Zhan, X. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973. doi: 10.1021/jacs.6b00853Lin, Y.; He, Q.; Zhao, F.; Huo, L.; Mai, J.; Lu, X.; Su, C. J.; Li, T.; Wang, J.; Zhu, J.; Sun, Y.; Wang, C.; Zhan, X. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973. doi: 10.1021/jacs.6b00853

    20. [20]

      Cheng, P.; Zhang, M.; Lau, T. K.; Wu, Y.; Jia, B.; Wang, J.; Yan, C.; Qin, M.; Lu, X.; Zhan, X. Adv. Mater. 2017, 29, 1605216. doi: 10.1002/adma.201605216Cheng, P.; Zhang, M.; Lau, T. K.; Wu, Y.; Jia, B.; Wang, J.; Yan, C.; Qin, M.; Lu, X.; Zhan, X. Adv. Mater. 2017, 29, 1605216. doi: 10.1002/adma.201605216

    21. [21]

      Yang, F.; Li, C.; Lai, W.; Zhang, A.; Huang, H.; Li, W. Mater. Chem. Front. 2017, 1, 1389. doi: 10.1039/C7QM00025AYang, F.; Li, C.; Lai, W.; Zhang, A.; Huang, H.; Li, W. Mater. Chem. Front. 2017, 1, 1389. doi: 10.1039/C7QM00025A

    22. [22]

      Yang, Y.; Zhang, Z. G.; Bin, H.; Chen, S.; Gao, L.; Xue, L.; Yang, C.; Li, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15011. doi: 10.1021/jacs.6b09110Yang, Y.; Zhang, Z. G.; Bin, H.; Chen, S.; Gao, L.; Xue, L.; Yang, C.; Li, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15011. doi: 10.1021/jacs.6b09110

    23. [23]

      Lin, Y.; Zhao, F.; Wu, Y.; Chen, K.; Xia, Y.; Li, G.; Prasad, S. K. K.; Zhu, J.; Huo, L.; Bin, H.; Zhang, Z. G.; Guo, X.; Zhang, M.; Sun, Y.; Gao, F.; Wei, Z.; Ma, W.; Wang, C.; Hodgkiss, J.; Bo, Z.; Ingan s, O.; Li, Y.; Zhan, X. Adv. Mater. 2017, 29, 1604155. doi: 10.1002/adma.201604155

    24. [24]

      Zhang, A.; Li, C.; Yang, F.; Zhang, J.; Wang, Z.; Wei, Z.; Li, W. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2694. doi: 10.1002/anie.201612090

    25. [25]

      Yen, W. N.; Lo, S. S.; Kuo, M. C.; Mai, C. L.; Lee, G. H.; Peng, S. M.; Yeh, C. Y. Org. Lett. 2006, 8, 4239. doi: 10.1021/ol061478wYen, W. N.; Lo, S. S.; Kuo, M. C.; Mai, C. L.; Lee, G. H.; Peng, S. M.; Yeh, C. Y. Org. Lett. 2006, 8, 4239. doi: 10.1021/ol061478w

    26. [26]

      Guo, Y.; Zhang, A.; Li, C.; Li, W.; Zhu, D. Chin. Chem. Lett. 2017. doi: 10.1016/j.cclet.2017.08.006Guo, Y.; Zhang, A.; Li, C.; Li, W.; Zhu, D. Chin. Chem. Lett. 2017. doi: 10.1016/j.cclet.2017.08.006

    27. [27]

      Liu, Y.; Zhang, L.; Lee, H.; Wang, H. W.; Santala, A.; Liu, F.; Diao, Y.; Briseno, A. L.; Russell, T. P. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500195. doi: 10.1002/aenm.201500195

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  9
  • 文章访问数:  483
  • HTML全文浏览量:  59
文章相关
  • 发布日期:  2018-04-15
  • 收稿日期:  2017-08-11
  • 接受日期:  2017-09-07
  • 修回日期:  2017-09-06
  • 网络出版日期:  2017-04-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章