网络技术的基础涵盖了许多领域，而这里我们关注的是一个特定的研究主题——苝酰亚胺类电子受体材料的合成及其性能研究。苝酰亚胺（Perylene imides）是一类广泛研究的非富勒烯电子受体材料，由于其优良的特性，如光稳定性、热稳定性和化学稳定性，以及高摩尔消光系数和宽广的太阳光谱响应范围，使其在有机太阳能电池（OSCs）中具有潜在的应用价值。
然而，苝酰亚胺分子间的强相互作用导致它们容易聚集，形成大结晶区域，这在与电子给体材料混合时会导致相分离，从而影响激子的传输和分离，降低能量转换效率。为了克服这个问题，研究人员开始探索具有空间扭曲结构的苝酰亚胺分子，这种结构可以有效地限制其结晶性。
本研究中，作者设计并合成了两类具有空间扭曲结构的苝酰亚胺分子：一类是PDI分子（21和20），它们在二氯甲烷中的吸光能力比单一PDI分子更强，LUMO（最低未占分子轨道）能级与PCBM类似，表明它们可能作为优质的电子受体材料。其中，分子20在二氯甲烷中的摩尔消光系数高达2.13x10^5，并且具有66%的荧光量子产率。
另一类则是以PMI为支臂，结合三苯胺或三聚前为核，设计合成的星形分子。这些星形分子在二氯甲烷中展现出强烈的吸收能力，LUMO能级在3.5eV左右，比PDI高出0.4eV，初步研究表明，它们在太阳能电池器件中的开路电压分别为0.90V、0.71V和0.99V。
此外，通过改变PMI分子氮端和9,9位的不同侧链，合成了一系列具有不同侧链的PMI-F分子。尽管这些分子具有相似的吸光范围和LUMO能级，但与P3HT共混后制备的太阳能电池效率差异显著，其中表现最佳的4J2实现了1.02%的PCE。这表明侧链的结构对有机活性层的形态和性能有重大影响。
总结来说，这篇硕士论文深入研究了苝酰亚胺类电子受体材料的结构与性能关系，特别是通过空间扭曲结构和侧链修饰来优化其在有机太阳能电池中的应用效果。通过对不同苝酰亚胺分子的合成和性质分析，论文揭示了结构调控对于提高能量转换效率的重要性，并为未来开发高性能的有机电子受体材料提供了理论指导和实验依据。
