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以PBDB-T为给体，基于小分子INTIC的非富勒烯有机太阳能电池的PCE提高了52.4%。
摘要： 目前，大多数高性能非富勒烯材料都以稠环为核心。随着稠环数量的增加，生产成本和制造难度也随之上升。与其他非富勒烯材料相比，小分子INTIC具有合成简便、红外吸收强且范围广的优势。根据我们先前的报告，以PTB7-Th:INTIC作为活性层的有机太阳能电池最高功率转换效率（PCE）为7.27%。本工作选取其他聚合物PTB7、PBDB-T和PBDB-T-2F作为给体材料，与INTIC受体组合，采用相同器件结构制备电池以优化其光伏性能。实验结果表明：基于PBDB-T:INTIC的有机太阳能电池最优PCE达11.08%，这得益于开路电压（VOC）从0.80 V提升至0.84 V、短路电流（JSC）从15.32 mA/cm2增至19.42 mA/cm2、填充因子（FF）从60.08%提高到67.89%，较PTB7-Th:INTIC基器件实现了52.4%的PCE提升。这是因为PBDB-T:INTIC体系具有更优的载流子解离与提取能力、载流子传输性能及更高的载流子迁移率。
关键词： 聚合物太阳能电池（PSCs），易于合成，载流子传输与提取，载流子迁移率，强且宽的红外吸收，非富勒烯小分子受体
更新于2025-09-23 15:19:57
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阐明聚合物给体聚集在全聚合物和非富勒烯小分子-聚合物太阳能电池中的作用
摘要： 聚合物的聚集行为对全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和非富勒烯小分子受体-聚合物太阳能电池（NFSMA-PSCs）中给体-受体共混物的光学、电学及形貌特性具有决定性作用。然而尽管设计通用聚合物给体（PDs）时这一对比至关重要，目前尚未见针对两种体系影响差异的直接报道。本研究设计了三种侧链结构不同的PDs（P-EH、P-SEH和P-Si），系统探究了PD聚集效应在两类电池体系中对共混形貌及器件性能的影响。研究发现：PD聚集特性是决定两种PSC体系最佳共混形貌及最终器件性能的关键因素；且PD聚集效应对all-PSCs器件性能的影响显著强于NFSMA-PSCs。在加工溶剂中呈现最强聚集行为的P-Si PD与聚合物受体共混时产生最严重的相分离，导致all-PSCs功率转换效率（PCE）最低；而该PD用于NFSMA-PSCs时却形成均匀混合的共混形貌，获得超过12%的最高PCE。这种差异主要源于聚合物受体与小分子受体分子尺寸的不同——后者通过影响共混形貌形成的熵贡献产生关键作用。本研究全面揭示了不同all-PSC和NFSMA-PSC体系中PD聚集与共混形貌的关联规律，为设计两类电池通用的聚合物给体提供了重要指导。
关键词： 聚合物太阳能电池、全聚合物太阳能电池、非富勒烯小分子受体-聚合物太阳能电池、聚合物给体聚集、共混形貌、功率转换效率
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种具有强近红外吸收的A-D-D-A型非富勒烯小分子受体，用于高性能聚合物太阳能电池
摘要： 合成了一种以茚并二噻吩-茚并二噻吩（IDT2）为给电子核、2-(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈（2FIC）为吸电子端基的受体-给体-给体-受体（A–D–D–A）型近红外非富勒烯小分子受体IDT2-DFIC。与A–D–A型小分子受体IDIC-4F相比，IDT2-DFIC具有1.42 eV的低光学带隙，在450–874 nm区域有强吸收，且作为电子受体的能级上移。此外，基于IDT2-DFIC的器件表现出更高且更平衡的电荷传输能力和更平滑的表面形貌。基于IDT2-DFIC的器件功率转换效率（PCE）为10.06%，高于基于IDIC-4F的器件（5.17%）。本研究为构建具有近红外吸收的小分子受体提供了一种高效的分子设计策略。
关键词： IDT2-DFIC，近红外吸收，A-D-D-A型，非富勒烯小分子受体，聚合物太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于烷基苯基取代二噻吩苯的非富勒烯受体，用于实现高效聚合物太阳能电池，具有低电压损失和优异稳定性
摘要： 本工作设计并合成了一种新型非富勒烯小分子受体（NF-SMA）BP-4F，其以苯并[1,2-b:4,5-b']双(环戊二烯并[2,1-b:3,4-b']二噻吩)衍生物BDT-P为电子给体核心，侧链为4-(2-乙基己基)苯基，两端连接强吸电子单元2-(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(2FIC)。该材料在550-830 nm范围内具有强吸收特性，光学带隙窄至1.49 eV，最低未占分子轨道(LUMO)能级为-3.90 eV，电子迁移率达2.10×10?? cm2 V?1 s?1。当与宽带隙聚合物PM6共混作为活性层时，聚合物太阳能电池(PSCs)实现了13.9%的平均光电转换效率(PCE)，能量损失(Eloss)低至0.59 eV，有效平衡了短路电流(Jsc)与开路电压(Voc)。基于BP-4F的PSCs在1.10 cm2器件面积下仍保持12.3%的优异效率。值得注意的是，该器件展现出卓越的存储稳定性（暗态空气中720小时保持初始效率近90%）和光稳定性（手套箱中连续光照720小时保持93.5%效率），表明BP-4F是实现高效稳定聚合物太阳能电池的有效电子受体。
关键词： PM6、聚合物太阳能电池、能量损失、稳定性、BP-4F、非富勒烯小分子受体
更新于2025-09-11 14:15:04