Y系列非富勒烯受体(NFAs)通常带有卤化端基,以实现窄带隙和可调的分子结晶度;然而,它会导致0.8-0.9 V的小开路电压(Voc)。近日,北京师范大学薄志山、徐新军、长江师范学院姚闯通过在常用的2-(3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基)-丙二腈(IC)端基上引入吸电子氟基和供电子烷氧基,合成了三个Y系列NFAs BTP-eC9-G51、BTP-eC9-G52和BTP-eC9-G53。
本文要点:
1) 当用作有机太阳能电池中的受体时,这些化合物显示出大于0.9 V的高Voc(BTP-eC9-G51为0.91 V,其他化合物为0.95 V)。作者系统研究了分子烷氧基链长对光电性能的影响。结果表明,随着烷氧基链长的增加,这些分子的偶极矩和聚集行为发生了明显变化。
2) 基于BTP-eC9-G51的活性层显示出合适的相分离结构和良好的电荷传输。基于BTP-eC9-G51的器件实现了16.65%的效率,高于基于BTP-eCa9-G52和BTP-eC9-G53的器件(分别为14.33%和13.24%)。此外,作者将BTP-eC9-G51引入D18:L8-BO器件,提高了Jsc和Voc,降低了非辐射能量损失,器件效率提高到19.03%,Voc高达0.92 V。
Qiaoling Chen et.al Alkoxy Modification of the Terminal Group in Nonfullerene Acceptors to Achieve Efficient Ternary Organic Solar Cells With a High Open-Circuit Voltage Adv. Functional Mater. 2024
https://doi.org/10.1002/adfm.202423287