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通过氟化策略调控给体结晶度实现13.34%效率的非富勒烯全小分子有机太阳能电池

DOI：10.1002/ange.201910297 期刊：Angewandte Chemie 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 非富勒烯全小分子有机太阳能电池（NFSM-OSCs）因其高纯度、易合成和良好重现性等独特优势，在商业化应用方面展现出广阔前景。然而，相分离形貌调控的巨大挑战限制了其进一步发展。本研究设计合成了两种新型小分子给体BTEC-1F和BTEC-2F（源自小分子DCAO3TBDTT）。以Y6为受体时，基于非氟化DCAO3TBDTT的器件开路电压（Voc）为0.804 V，光电转换效率（PCE）达10.64%；单氟化BTEC-1F的Voc提升至0.870 V，PCE达到11.33%。更显著的是，双氟化BTEC-2F构建的NFSM-OSC填充因子（FF）大幅提高至72.35%，实现13.34%的优异PCE（远超BTEC-1F的61.35%和DCAO3TBDTT的60.95%）。据我们所知，这是目前报道的NFSM-OSCs最高PCE值。表征研究表明，BTEC-2F具有更紧密的分子堆积和更低结晶度，有利于改善相分离和载流子传输。这些结果证实了通过小分子给体氟化及调控给受体间结晶度差异来提升NFSM-OSCs性能的有效策略。
作者： Jinfeng Ge，Lingchao Xie，Ruixiang Peng，Billy Fanady，Jiaming Huang，Wei Song，Tingting Yan，Wenxia Zhang，Ziyi Ge
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研究概述 实验方案

研究目的

研究氟化对非富勒烯全小分子有机太阳能电池（NFSM-OSCs）结晶度和性能的影响。

研究成果

研究表明，对小分子给体进行氟化是调控分子结晶与取向的有效策略，可改善相分离、电荷传输性能，最终提升非富勒烯有机太阳能电池（NFSM-OSCs）的性能?；贐TEC-2F的器件实现了13.34%的创纪录光电转换效率（PCE），凸显了氟化技术在提高有机太阳能电池效率方面的潜力。

研究不足

该研究聚焦于通过氟化策略调控结晶度及其对NFSM-有机太阳能电池性能的影响，但未涉及这些器件在实际条件下的可扩展性和长期稳定性。

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