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通过侧链工程改善分子给体有序性实现效率超14%的非富勒烯全小分子有机太阳能电池

DOI：10.1039/D0TA01893G 期刊：Journal of Materials Chemistry A 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 提高短路电流密度（Jsc）是实现高效非富勒烯全小分子有机太阳能电池（NFASM-OSCs）的重大挑战。本研究设计并合成了一种新型小分子给体BT-2F，其源自先前报道的BTEC-2F。通过缩短烷基链并提高规整度，差示扫描量热法和掠入射X射线衍射表征证实BT-2F具有更有序的堆积排列和更紧密的层状堆叠结构。当BT-2F分别与Y6或N3共混时，基于BT-2F的器件分别展现出13.80%和14.09%的优异光电转换效率（PCE），显著高于BTEC-2F:Y6报道的13.34%效率值。其中14.09%的效率也是目前NFASM-OSCs领域报道的最高值之一。短路电流密度的显著提升是提高PCE值的主要因素，同时BT-2F:Y6和BT-2F:N3器件仍保持超过70%的高填充因子，这归因于高结晶度与适当相分离之间的良好平衡。
作者： Jing Gao，Jinfeng Ge，Ruixiang Peng，Chang Liu，Liang Cao，Danli Zhang，Billy Fanadya，Ling Hong，Erjun Zhou，Ziyi Ge
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研究概述 实验方案

研究目的

研究一种新型小分子给体BT-2F的设计与合成，以提高非富勒烯全小分子有机太阳能电池（NFASM-OSCs）的效率。

研究成果

新型小分子给体BT-2F凭借其有序的分子排列和紧密的层状堆叠结构，显著提升了NFASM-OSCs的效率，实现了高达14.09%的功率转换效率（PCE）。这证明了合理分子设计在提升有机太阳能电池性能方面的潜力。

研究不足

该研究聚焦于一种新型小分子给体的设计与合成及其在NFASM-有机太阳能电池中的应用。局限性可能包括合成过程的可扩展性以及研究结果对其他类型有机太阳能电池的普适性。

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