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通过端基调控提升ITIC的电子迁移率：氟化与π共轭扩展的作用

DOI：10.1002/solr.201800251 期刊：Solar RRL 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 采用ITIC衍生物作为电子受体的非富勒烯有机太阳能电池（OSCs）已实现高达14%的功率转换效率，但其最佳活性层厚度仍限制在约100纳米，这主要归因于这些受体约4 cm2/Vs的低迁移率。由于稠环核上庞大侧链的空间位阻效应，ITIC倾向于在吸电子端基（IC）之间形成局部π-π堆叠，该结构构成了体相材料中主要的电子传输通道。本研究通过多尺度理论模拟系统探究了IC苯基部分不同氟取代及π扩展（即苯环稠合）位置对电子传输性能的影响。结果表明：通过合理的氟化和π扩展（尤其是π扩展）可显著提升电子迁移率——这是由更低的重组能和更强的端基π-π相互作用所致。此外，π扩展与氟化的协同优化能使电子迁移率较ITIC提升近六倍。本工作证明通过端基工程可有效提升A-D-A型非富勒烯受体的电子迁移率，为开发高性能有机太阳能电池开辟了新途径。
作者： Guangchao Han，Yuan Guo，Lu Ning，Yuanping Yi
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研究概述 实验方案

研究目的

研究IC分子中苯环部分不同氟取代和π共轭延伸位置对电子传输性能的影响，以提高ITIC衍生物的电子迁移率，从而获得更高性能的有机太阳能电池。

研究成果

通过适当的氟化和π共轭体系延伸（尤其是π延伸），ITIC衍生物的电子迁移率可得到有效提升——由于重排能降低且端基π-π相互作用增强，这种π延伸策略尤为显著。合理结合π延伸与氟化处理，可使电子迁移率较ITIC基准材料提高近六倍，为开发具有厚活性层的高性能有机太阳能电池铺平了道路。

研究不足

计算中未考虑外重排能（λo），且模拟缺乏会影响分子取向从而影响电荷传输各向异性的基底。

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