王 梅，李宇翔，王英英，孙道通，秦红梅，杨建业

(西安科技大学 材料科学与工程学院，西安 710054)

0 引 言

近年来，稠环化合物作为有机太阳能电池(OSCs)中的电子受体材料取得了突破性进展[1-7]，基于此类材料的有机光伏器件光电效率高达18.22 %[5]。为此众多科研工作者开启了一系列研究来进一步提高此类材料的光伏性能，其中卤素(包括氟原子和氯原子)取代在分子设计中得到了广泛的应用，被证明是提高OSCs性能的良好策略[8-10]。但稠环材料相对复杂的结构和合成过程[1,7]，及难提纯的特性使得其商业应用受限，因此开发具有合成简单且能保持稠环类材料优势的有机小分子尤为重要。众多研究表明，部分杂原子如N、S、O、F等，可在分子内形成S…O，N…H和O…H等非共价键[2,11-16]，利用这种相互作用可调节整个分子骨架的平面性，从而形成类似稠环化合物的结构。

基于以上考虑，本文采用非共价键构建稠环化合物的策略，设计合成了以含有多个杂原子的苯并二噻吩二酮(BDD)为中心核，并噻吩作为π桥，没有氟原子和有氟原子取代的双氰基茚满二酮(IC)为端基的A-D-A′-D-A型小分子BDD-IC和BDD-IC4F。这两个新型小分子受体的合成步骤简单，易于提纯且成本较低。除此之外，BDD单元中的氧原子与相邻并噻吩单元上的硫原子之间可形成S…O作用，在分子内形成非共价键构象锁，增强分子的平面性。我们对这两个小分子进行了光学、电化学、热力学和密度泛函理论研究。同时，选择卟啉小分子ZnPDPP[17]作为给体材料，这两个小分子作为受体材料(分子结构见图1)，制备了全小分子有机太阳能电池器件，研究了其光伏性能。……