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具有N-稠合苝核和两个苝二酰亚胺单元的非富勒烯受体，用于高效有机太阳能电池
摘要： 我们设计并合成了一系列基于苝的A-D-A型发色团，其由两个缺电子的苝二酰亚胺（PDI）和一个富电子的N-稠合苝（NP）组成。得益于平面NP单元的双轴刚性骨架，分子间聚集得到有效抑制，使得从溶液到薄膜过程中吸收光谱仅出现极小的红移。此外，当PDI单元的湾位进行硫或硒稠合时，摩尔消光系数显著提高。通过量子计算进行几何优化，进一步理解了不同激发态对紫外-可见吸收光谱的贡献。形貌研究表明，这些受体的扭曲构象有利于铸膜过程中形成适宜的相分离。杂原子稠合可迫使PDI平面呈现更平面的构象，从而促进紧密的π-π堆积以实现高效电子传输。最终，基于PBDB-T:NP-diPDI-Se的初始器件展现出6.25%的功率转换效率（PCE），开路电压（Voc）为0.98 V，短路电流密度（Jsc）为11.73 mA/cm2，填充因子（FF）为54.13%。
关键词： N-环化苝，非富勒烯受体，有机太阳能电池，功率转换效率，苝二酰亚胺
更新于2025-09-19 17:13:59
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小分子受体烷基链调控实现高效有机太阳能电池
摘要： 通过在该分子吡咯基元的3号位引入支链烷基链，研究人员开发出一种名为N3的新型非富勒烯受体，其性能优于当前最先进的Y6受体。所制备的三元器件在实验室中实现了16.74%的功率转换效率，并获得Newport认证的16.42%效率。
关键词： 功率转换效率，三元策略，非富勒烯受体，烷基链调控，有机太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于非对称9,9'-双芴基的小分子作为有机光伏电池的非富勒烯受体
摘要： 成功合成了三种新型不对称9,9'-二芴基衍生物：2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-亚甲基丙二腈-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TDCN2)、2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-(亚甲基茚-1,3-二酮)-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TID2)和2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-(2-亚甲基-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈)-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TDCI2)。这些衍生物通过接枝不同电子受体基团（丙二腈(DCN)、1H-茚-1,3(2H)-二酮(ID)和2-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(DCI)）制备，可作为有机光伏电池的电子受体。通过改变末端基团的吸电子能力，可轻松调节分子能级和带隙。三种化合物在薄膜中的光学带隙随末端基团吸电子能力的增强而减小。此外，位于不对称末端的烷氧基侧链对溶解性、分子聚集行为及与聚合物给体的相容性也具有一定影响。其中PBDB-T:BF-TDCI2光伏电池展现出最高4.85%的功率转换效率（开路电压0.88V，低能量损失0.62eV）。研究表明，通过简单的溶剂退火处理可使效率提升20%。进一步分析活性层的形貌和光物理性质发现，经处理的器件具有更优的相分离尺寸和形貌，有利于增强分子间相互作用，从而改善活性层中的激子分离和电荷传输。
关键词： 非富勒烯受体，有机光伏电池，9,9'-二芴基衍生物，不对称分子
更新于2025-09-19 17:13:59
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非富勒烯有机太阳能电池中纳米相形态调控的超快空穴转移与载流子传输
摘要： 非富勒烯受体（NFA）在高效率有机太阳能电池（OSC）领域备受关注。尽管分子特性（包括结构与能量学）对电荷转移的影响已得到广泛研究，但宏观相态特性的作用尚未揭示。本研究通过结合具有超高时间分辨率的超快光谱技术与兼具高空间及化学分辨率的光诱导力显微镜（PiFM），系统关联了纳米尺度相形态对光激发空穴转移（HT）过程及光伏性能的影响。在PM6/IT-4F体系中，我们观察到双相HT行为：包含一个次要的超快界面过程（<100飞秒）和一个主导的扩散介导HT过程（持续至约100皮秒），该过程强烈依赖于相分离程度。由于电荷转移与传输的相互作用，当NFA的优化相畴尺寸为20~30纳米时器件性能最佳。本研究表明相形态对高效率OSC具有关键影响。
关键词： 光诱导力显微镜、相形态、超快光谱学、有机太阳能电池、空穴转移、非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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三氟甲基化助力构建三维互穿低带隙受体材料，实现高效有机太阳能电池
摘要： 在此，三氟甲基化被证明是构建超窄带隙非富勒烯受体（NFA）的有效策略?；贐TIC-CF3-g的器件实现了15.59%的光电转换效率（PCE），这是目前已报道超窄带隙受体中的最高值。通过其红移吸收特性，还获得了效率达16.50%的三元器件。同时，成功解析了BTIC-CF3-g的单晶结构，这为深入理解这些高效受体的固态分子堆积方式提供了重要依据。
关键词： 超窄带隙、非富勒烯受体、三氟甲基化、功率转换效率、有机太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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适用于室内外光照的高性能稳定非富勒烯受体有机太阳能电池
摘要： 我们合成了一种供体聚合物，其由双(2-乙基己基)噻吩取代的苯并二噻吩(BDT-Th)和1,3-双(2-乙基己基)-5,7-二(噻吩-2-基)苯并[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-4,8-二酮组成，其中BDT-Th单元在噻吩侧链中包含氯原子和硫桥联的2-乙基己基。与BDT-Th中含氟和2-乙基己基的PBDB-TF相比，PBDB-TSCl表现出更高效的激子解离和电荷产生，这可能源于基态到激发态的大偶极矩变化降低了激子结合能。因此，尽管体异质结(BHJ)薄膜中给体-受体界面较小，PBDB-TSCl在不同光照强度下均实现了比PBDB-TF更高的光伏性能：在1太阳光照下，PBDB-TSCl效率达13.13%，高于PBDB-TF的12.12%。此外，在500勒克斯荧光灯下，PBDB-TSCl器件展现出最高21.53%的效率及76.29%的填充因子(FF)，而PBDB-TF效率仅为15.57%且FF为65.25%。由于BHJ薄膜形貌更稳定，PBDB-TSCl器件还表现出更好的热稳定性。
关键词： 室内光、非富勒烯受体、室外光、有机太阳能电池、热稳定性、光伏性能
更新于2025-09-19 17:13:59
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设计基于烷氧基诱导的高性能近红外敏感小分子受体用于有机太阳能电池
摘要： 科学家致力于设计和合成高效光伏材料以应对能源?；?。为此，本研究设计了四种新型小分子受体（A1、A2、A3和A4）以提升有机太阳能电池性能。这些分子均以烷氧基诱导的萘并二噻吩核为核心，分别连接以下端基：2,2-亚乙基-5,6-二氰基-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-丙二腈（A1）、甲基-2-氰基-2,2-亚乙基-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-乙酸酯（A2）、5,2-亚乙基-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-3-甲基-2-硫代噻唑烷-4-酮（A3）以及2,5-亚乙基-6-氧代-5,6-二氢环戊噻吩-4-亚基-丙二腈（A4）。通过对比参比分子R，发现这些分子在光学、电学及几何结构方面具有优势。前沿分子轨道图显示其具有优异的电荷转移速率，电子密度从给体向受体单元转移。其中A1在氯仿溶剂中可见光区（λmax=798 nm）表现出最高吸收强度；当与PTB7-Th给体聚合物共混时，A3展现出最大开路电压（2.08 V）。相较于模型分子R，所有研究分子因重组能较低而具有高电荷迁移率，其中A1凭借0.0034的超低重组能值成为电子迁移率最高的分子。此外，所有设计分子在有机溶剂中均表现出良好溶解性，A2因具有较高偶极矩而在制备过程中展现出优异溶解特性。
关键词： 跃迁密度矩阵，非富勒烯受体，开路电压，萘二噻吩，重组能，稠环电子受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于低能量损耗近红外有机光伏的带隙调控非富勒烯受体
摘要： 设计并合成了一系列A?π?D?π–A型非富勒烯受体（NFAs），主要通过侧链工程优化近红外（NIR）有机太阳能电池（OSCs）的光吸收和能量损失。具体分子包括p-IO1、o-IO1、p-IO2和o-IO2，其光学带隙分别为1.34 eV、1.28 eV、1.24 eV和1.20 eV。通过用体积较大的苯基己基（p-）取代直链辛基（o-），以及用烷基-烷氧基组合（-O1）替换双烷氧基（-O2），可以调控光电性能和分子间排列，从而针对能量带隙进行优化，并在与给体聚合物PTB7-Th共混时获得理想的体异质结形貌。基于o-IO1和PTB7-Th的太阳能电池展现出13.1%的最佳功率转换效率。o-IO1受体优异的光伏性能可归因于26.3 mA cm?2的短路电流和约0.54 eV的能量损失。这些结果进一步证明侧链工程是调控n型分子半导体分子设计的直接策略，尤其在近红外高效有机光伏领域具有重要意义。
关键词： 侧链工程、非富勒烯受体、功率转换效率、有机太阳能电池、近红外
更新于2025-09-19 17:13:59
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太阳能驱动的人工光合作用与有机合成耦合
摘要： 有机光伏器件（OPVs）因其低成本、大面积制备的优势以及在实现柔性半透明器件方面的巨大潜力而备受关注。然而与无机和钙钛矿太阳能电池相比，OPVs的光电转换效率相对较低，这主要归因于有机材料固有的低介电常数导致较大的能量损失。随着稠环电子受体（特别是具有受体（A）-给体（D）-受体（A）结构的受体）的快速发展，OPV器件的功率转换效率（PCE）在很短时间内迅速超过12%，甚至达到16%，其中不少器件的能量损失（Eloss）低于0.6 eV。尽管对于无机或钙钛矿太阳能电池而言这是常见现象，但迄今为止能量损失低于0.5 eV的高性能OPVs仍十分罕见，这意味着Eloss仍是限制OPV技术光伏效率的关键因素。尽管如此，过去几年中通过将Eloss降低至0.5 eV以下来实现高效OPVs的研究已取得进展。
关键词： 光伏效率、能量损失、有机太阳能电池、非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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非富勒烯受体有机太阳能电池中三重态激子损失途径的缺失
摘要： 我们通过考量三重态激子（TE）形成导致的效率损失通道与稳定性问题，研究了基于非富勒烯受体（NFA）的高效有机太阳能电池（OSCs）的可行性。采用电学、光学及自旋敏感方法，制备并研究了共轭给体聚合物PBDB-T与受体ITIC共混体系的OSCs。通过密度泛函理论（DFT）建模计算了ITIC分子三重态激子与电荷转移三重态激子的自旋哈密顿参数（如零场分裂与电荷分布）。此外，推导出描述给体-受体共混体系光物理过程的能量模型。自旋敏感光致发光测量证实共混体系中存在电荷转移（CT）态，且纯材料与共混体系中均形成三重态激子。但自旋敏感电学测量显示，工作状态下完整器件中未观测到分子三重态信号。分子三重态种群缺失消除了载流子损失通道及长寿命三重态引发的不可逆光氧化。这些结果与PBDB-T:ITIC基OSCs的高功率转换效率及优异稳定性高度吻合。
关键词： 三重态激子、密度泛函理论、有机太阳能电池、非富勒烯受体、光致发光检测磁共振、电检测磁共振
更新于2025-09-19 17:13:59