通过侧基工程实现高填充因子的高效非富勒烯小分子太阳能电池

摘要： 设计并合成了三种以萘并二噻吩（NDT）为核心、β位噻吩垂直共轭位置分别带有己基（NDT-Hex）、无取代基（NDT）和芴基（NDT-F）取代基的小分子。通过系统表征其光学吸收、电子能级、共混形貌、载流子迁移率和光伏性能，研究了改性NDT分子的光伏效应。结果表明：己基取代可增强NDT分子的形貌调控能力，有助于实现高填充因子（FF）下的优异功率转换效率（PCE）?；贜DT-Hex:PC71BM共混体系的优化太阳能电池获得6.7%的PCE及0.717的FF；当采用非富勒烯受体NBDTP-Fout与NDT-Hex共混时，PCE进一步提升至8.6%，此时FF为0.638——这两个FF值在同类型NDT小分子光伏器件中均处于领先水平。本研究展示了一种实现高FF高效有机太阳能电池的可行形貌调控方法。