3D 材料作为三元有机太阳能电池 (TOSC) 客体组分的优势正在被人们所认识，在提高器件性能方面显示出巨大的潜力。然而，它们独特的 3D 结构与器件性能之间的相关性仍未得到充分探索。基于此，天津理工大学陆燕&济宁学院邱乃亮团队利用扭曲的螺芴核心，以经济高效的方式合成了一种名为 SF-HR 的 3D 受体。SF-HR 显示出边缘取向的堆积，但不像其他 3D 分子那样无序聚集，相关成果于2024年10月2日发表于Advanced Functional Materials期刊。当引入 D18:Y6 二元体系时，SF-HR 可以在三元共混物中诱导更主要的正面堆积和更细的畴尺寸，从而促进激子解离和多向电荷传输。此外，SF-HR 与 D18 和 Y6 表现出互补的吸收和级联能级，分别有助于提高短路电流密度 (Jsc) 和开路电压 (Voc)。因此，优化后的三元器件的 Voc 为 0.893 V，Jsc 为 27.13 mA/cm2，填充因子 (FF) 为 77.8%，均高于主二元器件，效率高达 18.85%。这一成功表明，利用结晶 3D 材料作为客体组分是实现最先进 OSC 的一种有前途的策略，有助于从新的角度理解 3D 客体结构与器件性能之间的关系。
论文信息：C. Liu, N. Qiu, H. Liu, Y. Kan, Y. Sun, K. Gao, C. Li, Y. Lu, A Low-Cost 3D Spirobifluorene-Based Acceptor for High-Performance Ternary Organic Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2024, 2414292. https://doi.org/10.1002/adfm.202414292
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