瑞典查尔姆斯理工大学王二刚团队最新AFM：采用氟噻吩基扩展末端的非对称小分子受体使无卤溶剂处理的聚合物太阳能电池效率超过18%

文摘 2025-01-21 07:21 瑞士

非富勒烯受体(NFA) 中的端基 (EG) 对实现绿色溶剂可加工聚合物太阳能电池 (PSC) 的潜在影响仍未得到充分探索，这为环境友好型 PSC 的开发提供了机遇。基于此，查尔姆斯理工大学王二刚&山东大学张茂杰&丹麦奥尔堡大学于冬宏团队通过修改最先进的 Y6 衍生物NFA BTP-4F 开发了 1',1'-二氰基亚甲基-4-氟-5-噻吩基-3-茚酮 (IC-FT) 的 EG，从而产生了两种新型NFA，即 BTP-FT 和 BTP-2FT，相关成果发表于Advanced Functional Materials期刊。这项研究的独特之处在于，除了普遍认为的 F···H强氢键之外，非共价 F···S 相互作用在决定最终分子构象方面起着关键作用，这已通过2D NMR 研究和吉布斯自由能计算得到证实。不对称BTP-FT 具有上移的最低未占据分子轨道能级，并提高了在甲苯中的溶解度。因此，它可以减轻相分离，促进纳米纤维形态的形成，促进激子解离，最终提高PSC 的性能，实现0.900 V 的高开路电压和17.56% 的功率转换效率(PCE)。此外，三元混合物PM6:BTP-FT:BTP-4F 在甲苯加工的器件中实现了18.39% 的增强 PCE。这项研究通过丰富 NFA 分子上吸电子 EG 的阵列，为高效、环保的可加工PSC 的 NFA 设计提供了一个新的视角。

论文信息：J. Wu, F. Sun, X. Xia, L. R. Franco, Q. Chen, Y. Fu, R. B. Ribeiro, X. Lu, C. M. Araujo, X. Wang, R. Yang, X. Guo, D. Yu, M. Zhang, E. Wang, Over 18% Efficiency from Halogen-Free Solvent-Processed Polymer Solar Cells Enabled by Asymmetric Small Molecule Acceptors with Fluoro-Thienyl Extended Terminal. Adv. Funct. Mater. 2025, 2423137. https://doi.org/10.1002/adfm.202423137

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