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用于高效低能耗有机光伏的非对称电子受体

DOI：10.1002/adma.202001160 期刊：Advanced Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 在有机光伏器件（OPVs）中，实现高功率转换效率（PCE）的前提条件是在小驱动力下保持低能量损耗和高效的电荷分离。本研究通过引入非对称端基，提出了一种新型非富勒烯受体（NFA）分子设计策略以同步解决上述两个问题?；谥行某砘泛耍―）与知名NFA分子Y6相同的主链结构，我们分别在两端连接卤代茚二酮（A1）和3-二氰亚甲基-1-茚酮（A2）两种共轭端基，构建了BTP-S1和BTP-S2两种非对称NFA分子。当与聚合物给体PM6共混时，这类A1-D-A2结构的非对称NFA展现出优异的光伏性能。能量损耗分析表明：终端含六个氯原子的非对称分子BTP-S2使器件获得2.3×10?2%的卓越电致发光量子效率（较对称Y6器件4.4×10?3%提升一个数量级），显著降低了器件的非辐射损耗与能量损失。同时，多卤素端基的非对称BTP-S1和BTP-S2能加速空穴向给体PM6的转移?；赑M6:BTP-S2共混的OPV器件实现了16.37%的PCE（高于PM6:Y6器件的15.79%）。进一步优化三元共混体系（PM6:Y6:BTP-S2）后获得17.43%的最佳PCE，该效率跻身单结OPV最高水平之列。本研究通过分子设计策略为同步降低OPV能量损耗并促进电荷分离提供了有效途径。
作者： Shuixing Li，Lingling Zhan，Yingzhi Jin，Guanqing Zhou，Tsz-Ki Lau，Ran Qin，Minmin Shi，Chang-Zhi Li，Haiming Zhu，Xinhui Lu，Fengling Zhang，Hongzheng Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过在非富勒烯受体（NFAs）中引入不对称端基，解决有机光伏器件（OPVs）在小驱动力下能量损失低和电荷分离效率高的问题。

研究成果

具有A1-D-A2结构的非对称NFA（特别是含六个氯原子的BTP-S2）展现出更优异的光伏性能，包括更低的能量损失和更快的电荷分离，从而在有机光伏器件中实现了更高的光电转换效率。三元共混体系优化进一步提升了效率，彰显了非对称分子设计在推动有机光伏技术发展方面的潜力。

研究不足

该研究聚焦于非富勒烯受体（NFA）的分子设计及其在有机光伏器件（OPV）中的应用，其局限性包括所采用的非对称端基与卤素原子的特定类型，以及与某些聚合物给体的兼容性问题。

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