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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
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巨大潜力。然而，相分离形态调控的巨大挑战限制了其未来发展。本研究设计合成了两种源自小分子DCAO3TBDTT的新型小分子给体BTEC-1F和BTEC-2F。以Y6为受体时，基于非氟化DCAO3TBDTT的器件开路电压（Voc）为0.804 V，功率转换效率（PCE）为10.64%；单氟化BTEC-1F的Voc提升至0.870 V，PCE达到11.33%。更令人瞩目的是，双氟化BTEC-2F基NFSM-OSC的填充因子（FF）大幅提高至72.35%，实现13.34%的优异PCE，显著高于BTEC-1F（61.35%）和DCAO3TBDTT（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的结晶度，有利于增强相分离和载流子传输。这些结果证明通过小分子给体氟化及调控给受体间结晶度差异，是提升NFSM-OSCs性能的有效策略。
关键词： 形态学、全小分子有机太阳能电池、结晶度、氟化作用、取向调控
更新于2025-09-12 10:27:22
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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
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。
关键词： 形态学、全小分子有机太阳能电池、结晶度、氟化作用、取向调控
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过合理氟化实现高效聚合物太阳能电池的快速电荷分离与低非辐射复合损失
摘要： 研究展示了四种具有不同氟取代形式的聚噻吩-喹喔啉(PTQ)衍生物低成本共聚物给体，通过以PTQ衍生物为给体、A–DA’D–A型分子Y6为受体的聚合物太阳能电池(PSCs)，探究氟化形式对电荷分离和电压损失(Vloss)的影响。四种PTQ衍生物分别为：无氟取代的PTQ7、噻吩D单元含双氟取代基的PTQ8、喹喔啉A单元分别含单氟与双氟取代基的PTQ9和PTQ10。由于给受体最高占据分子轨道(HOMO)能级排列失配，基于PTQ8的PSC仅获得0.90%的低光电转换效率(PCE)。相比之下，基于PTQ9和PTQ10的器件因相较于PTQ7器件非辐射复合损失逐渐降低，展现出增强的电荷分离行为与逐步下降的Vloss。最终基于PTQ10的PSC同时实现16.21%的高PCE、高开路电压与大短路电流密度，其Vloss降至0.549 V。结果表明对聚合物给体进行合理氟化是实现PSCs中快速电荷分离与低Vloss同步达成的可行策略。
关键词： 电压损失、非辐射复合、低成本共聚物给体、氟化作用、电荷分离
更新于2025-09-12 10:27:22