Y系列非富勒烯受体(NFAs)通常通过引入卤素末端基团来实现窄带隙和可调的分子结晶性;然而,这也导致开路电压(Voc)较小,通常在0.8–0.9 V之间。
本文北京师范大学薄志山、徐新军、长江师范学院姚闯等人通过在常用的2-(3-氧基-2,3-二氢茚-1-基)-丙二腈(IC)末端基团上引入电子吸引的氟基团和电子给予的烷氧基团,合成了三种Y系列NFA:BTP-eC9-G51、BTP-eC9-G52和BTP-eC9-G53。这些化合物作为受体材料应用于有机太阳能电池时,表现出较高的开路电压(BTP-eC9-G51为0.91 V,其他两个为0.95 V)。系统研究了分子中烷氧基链长对光电性能的影响。结果表明,随着烷氧基链长的增加,这些分子的偶极矩和聚集行为发生了明显变化。基于BTP-eC9-G51的活性层显示出适宜的相分离结构和良好的电荷传输性能。
基于BTP-eC9-G51的器件达到了16.65%的效率,优于基于BTP-eC9-G52和BTP-eC9-G53的器件(分别为14.33%和13.24%)。此外,将BTP-eC9-G51引入D18:L8-BO器件作为第三组分,可提高短路电流密度(Jsc)和开路电压(Voc),减少非辐射能量损失,器件效率提高至19.03%,并具有较高的开路电压0.92 V。
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