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一种用于高效全小分子有机太阳能电池的新型宽带隙小分子给体，具有较小的非辐射能量损失
摘要： 全小分子有机太阳能电池（SM-OSCs）因小分子具有易提纯、化学结构明确及批次差异小等优点而备受关注。要实现高性能SM-OSCs，合理设计匹配良好的给受体材料以降低能量损失至关重要。本研究通过首次引入噻唑并[5,4-d]噻唑（TTz）单元作为构建基元，开发了一种新型宽带隙小分子给体BTTzR。基于BTTzR与Y6的优化器件展现出13.9%的卓越光电转换效率（PCE）。更重要的是，该器件表现出仅0.18 eV的极低非辐射能量损失，与无机材料相当。本工作表明BTTzR是高性能SM-OSCs应用中极具前景的小分子给体材料，并为降低有机太阳能电池非辐射能量损失提供了材料设计新思路。
关键词： 小分子给体、有机太阳能电池、能量损失、宽带隙、高效率
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于小分子给体与聚合物受体的有机太阳能电池在150°C下运行
摘要： 基于小分子给体与聚合物受体、可在150℃下工作的有机太阳能电池。无机或有机太阳能电池通常只能在低于100℃的温度下工作，不适用于高温环境。本研究采用小分子给体与聚合物受体（MD/PA型）共混物作为活性层，开发出高效稳定的有机太阳能电池（OSCs），其工作温度可达150℃。该器件展现出9.51%的功率转换效率（PCE），是迄今报道的MD/PA型OSCs最高值。经150℃热处理72小时后，器件仍能保持初始PCE值的84%。这种优异的高温稳定性归因于MD/PA型活性层中两种材料的高相变温度。本工作揭示了有机太阳能电池具备耐高温特性的新优势。
关键词： 功率转换效率，小分子给体，有机太阳能电池，聚合物受体，高温运行
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于烷氧基化苯并噻二唑单元的小分子给体：合成与光伏性能
摘要： 本研究合成了两种基于苯并噻二唑单元的小分子给体（即BTRO和BTCN）。与BTRO相比，BTCN具有更窄的吸收光谱，但结晶性更好、载流子迁移率更高，且其光吸收特性与IDIC-4F形成互补?；贐TCN:IDIC-4F的非富勒烯全小分子有机太阳能电池（SM-OSCs）表现出4.62%的能量转换效率（PCE），短路电流密度（Jsc）为11.46 mA/cm2，开路电压（Voc）为0.89 V，填充因子（FF）为0.45。相比之下，基于BTRO:IDIC-4F的非富勒烯SM-OSCs的PCE、Jsc、Voc和FF值分别为4.08%、11.04 mA/cm2、0.91 V和0.41。结果表明，苯并噻二唑是调控非富勒烯SM-OSCs吸收特性和能级的优良受体单元。
关键词： 苯并噻二唑，所有小分子有机太阳能电池，非富勒烯，小分子给体
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于新型旋转十字形5,5'-联苯并噻二唑的小分子给体用于高效有机太阳能电池
摘要： 5,5'-联苯并噻二唑（BBT）作为广泛应用的缺电子结构单元苯并噻二唑（BT）的二聚体，因其独特的结构特性，在开发高效电子给体材料方面展现出巨大潜力。然而目前基于BBT的给体材料研究报道较少，其整体性能仍远落后于BT类材料。为推动该领域发展，本研究以BBT为核心节点合成了新型小分子，并将其作为给体材料应用于体异质结太阳能电池。与相应的线性BT基分子相比，该旋转十字形BBT基分子表现出显著增强的光伏性能，实现了7.21%的优异光电转换效率——这是目前有机太阳能电池中基于BBT核材料的最佳器件性能报道。这些结果证明了BBT在高性能太阳能电池中的巨大应用潜力。
关键词： 旋转十字形结构，有机太阳能电池，5,5′-联二噻二唑单元，小分子给体
更新于2025-09-19 17:13:59
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小分子给体/聚合物受体型有机太阳能电池：小分子给体端基的影响
摘要： 小分子给体/聚合物受体型（MD/PA型）有机太阳能电池（OSCs）具有优异热稳定性的显著优势。然而，能与聚合物受体匹配的小分子给体极少，导致MD/PA型OSCs的功率转换效率（PCE）较低。本研究探究了小分子给体端基对MD/PA型OSCs光电特性及器件性能的影响。我们以含咔唑取代基的苯并二噻吩单元为核心、三噻吩为桥接单元，分别选用电子受体性甲基-2-氰基乙酸酯、3-乙基罗丹宁和2H-茚-1,3-二酮作为端基，合成了三种小分子给体。随着端基电子受体能力的增强，这些小分子给体呈现红移吸收光谱和LUMO能级下移现象。其中采用3-乙基罗丹宁端基的小分子给体展现出最佳光伏性能，在MD/PA型OSCs中实现了8.0%的PCE。本研究为MD/PA型OSCs应用中的小分子给体设计提供了重要指导。
关键词： 有机太阳能电池、光电特性、小分子给体
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过液晶客体给体实现三元有机太阳能电池中的中介非复合重组
摘要： 通过三元共混方法可提升有机太阳能电池（OSC）中光子吸收密度并增强光电流。与已报道的高效三元OSC不同，这些新兴器件中的电荷复合特性及载流子损失机制尚不明确。本研究将小分子给体BTR作为客体组分引入PCE-10:PC71BM二元体系后发现：由于双分子复合减弱，三元器件相比二元体系的光生载流子复合损失得以降低。BTR的引入改变了电荷提取与复合过程的平衡关系，使平衡向电荷提取方向偏移，从而提升了三元器件的填充因子。经此优化，三元太阳能电池的功率转换效率从8.8%（PCE-10:PC71BM）提升至10.88%。研究还发现三元电池的电压损失略有降低，这与电荷转移态能量升高相关。第三客体给体带来的这些优势，对改善有机三元太阳能电池中决定光伏效率的关键光物理过程具有重要意义。
关键词： 电荷转移态、小分子给体、电压损失、三元太阳能电池、电荷复合
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有辅助电子受体的非对称推拉式小分子用于体异质结有机太阳能电池
摘要： 设计了两类具有不对称推拉结构（即给体-受体（D-A）和给体-受体-受体（D-A-A）体系）的小分子给体材料（TPA-DPP和TPA-DPP-MDN）。通过热重分析、紫外-可见光谱、X射线衍射、密度泛函理论（DFT）计算、电化学及光伏性能测试对其进行了研究。D-A-A结构（TPA-DPP-MDN）表现出更低的最高占据分子轨道能级（HOMO，-5.18 eV）、更窄的光学带隙（1.52 eV）、更优异的热稳定性以及更高程度的有序聚集特性，优于D-A体系（TPA-DPP）?；赥PA-DPP-MDN的光伏器件由于具有更低的HOMO能级和更宽的光谱吸收范围，展现出比TPA-DPP器件更高的开路电压（VOC）和短路电流密度（JSC），从而获得更优异的性能。
关键词： 光伏特性，小分子给体，给体-受体-受体，不对称推拉结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有三苯胺桥联结构的新型小分子四臂有机太阳能电池材料，实现高开路电压
摘要： 鉴于含三苯胺（TPA）单元作为π连接桥的星形分子研究较少，我们设计并合成了一系列四臂小分子。这些分子以辛氧基取代的2,1,3-苯并噻二唑（DOBT）或4-辛基-2-噻吩功能化DOBT为核心，TPA为π桥，4-甲基苯基或4-甲氧基苯基为端基单元。我们系统探究了π桥和取代基对分子光电性能及光伏性能的影响。通过引入额外噻吩连接桥，末端连接4-甲基苯基的3-辛基噻吩取代分子（T-BTTPAM）和末端连接4-甲氧基苯基的3-辛基噻吩取代分子（T-BTTPAOM）展现出更强的宽谱吸收及更高的电荷迁移率，优于不含噻吩连接桥的对应分子（BTTPAM和BTTPAOM）。此外，将取代基从甲基改为甲氧基使BTTPAOM和T-BTTPAOM分别获得比BTTPAM和T-BTTPAM更优的吸收特性。当与PC61BM电子受体共混制备溶液加工型光伏器件时，四种材料均表现出超过0.90 V的高开路电压（Voc）。这些结果表明我们的材料是极具潜力的有机太阳能电池（OSCs）给体材料，相关器件优化工作正在本实验室持续推进。
关键词： 有机太阳能电池，三苯胺，四臂结构，高开路电压，小分子给体
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于高效全小分子有机太阳能电池的二氟代寡噻吩：氟取代位置异构效应对性能变化的影响
摘要： 合成了三种含罗丹宁侧基并五噻吩结构的对称二氟代有机半导体（即D5T2F-P、D5T2F-S和D5T2F-T），并将其作为给体材料与小分子受体2,2'-((2Z,2'Z)-((4,4,9,9-四己基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(甲亚基))双(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))二丙二腈（IDIC-4F）制备全小分子有机太阳能电池（ASM-OSCs）。给体分子共轭主链上氟原子（-F）的不同取代位置导致材料呈现各异的物理与光伏特性。三种异构体中，中心氟代的D5T2F-P表现出红移的吸收光谱、下移的最高占据分子轨道（HOMO）能级以及与IDIC-4F在共混膜中更优的相容性，这些特性共同带来卓越的器件性能?；贒5T2F-P:IDIC-4F的ASM-OSCs功率转换效率（PCE）高达9.36%，开路电压（VOC）为0.86 V，短路电流密度（JSC）为16.94 mA/cm2；而D5T2F-S（6.11%）和D5T2F-T（5.42%）的效率显著较低。相比之下，相同条件下制备的非氟代类似物DRCN5T基ASM-OSC性能较差（与IDIC-4F搭配时PCE为8.03%），证实主链氟代使PCE提升16%。据我们所知，9.36%的PCE是目前文献报道的寡聚噻吩基ASM-OSCs最高效率值之一。
关键词： 有机太阳能电池、结合能、小分子给体、氟化、非富勒烯
更新于2025-09-12 10:27:22
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一种中带隙小分子给体，兼容富勒烯和非稠环非富勒烯受体，用于高效有机太阳能电池
摘要： 我们设计并合成了一种新型小分子给体DRC4TB，其核心结构为烷基硫代噻吩取代的苯并二噻吩，末端基团为3-丁基罗丹宁，光学带隙为1.87 eV。DRC4TB与富勒烯受体（PC71BM）和非稠环非富勒烯受体（HF-PCIC）均具有良好兼容性。优化的DRC4TB:PC71BM和DRC4TB:HF-PCIC太阳能电池分别实现了8.53%和8.68%的相当功率转换效率（PCE）。
关键词： 小分子给体、非富勒烯受体、有机太阳能电池、富勒烯受体、功率转换效率
更新于2025-09-12 10:27:22