AFM：氟代噻吩扩展端基的非对称小分子受体实现>18%的效率的无卤素溶剂处理的聚合物太阳能电池

文摘 2025-01-22 07:55 河南

在非富勒烯受体（NFA）中，端基（EG）对实现绿色溶剂处理的聚合物太阳能电池（PSCs）的潜在影响尚未得到充分研究，这为环保型PSC的发展提供了新的机会。

在此研究中，奥尔堡大学Donghong Yu、山东大学Maojie Zhang和查尔默斯理工大学Ergang Wang等人通过修饰最先进的Y6衍生物NFA——BTP-4F的端基，开发出了1′,1′-二氰基甲基-4-氟-5-噻吩基-3-茚酮（IC-FT）的端基，从而得到了两种新型NFA，即BTP-FT和BTP-2FT。本研究特别指出，与通常认为的强氢键F···H作用不同，非共价的F···S相互作用才是决定最终分子构象的关键因素，这一点通过二维核磁共振（2D NMR）研究和吉布斯自由能计算得到了证实。BTP-FT的非对称结构使其最低未占据分子轨道能级上移，并提高了在甲苯中的溶解性。因此，它能够减轻相分离，促进纳米纤维状形态的形成，促进激子解离，并最终提升PSCs的性能，实现了0.900伏的高开路电压和17.56%的光电转换效率（PCE）。

此外，三元共混体系PM6:BTP-FT:BTP-4F在甲苯处理的器件中实现了18.39%的增强PCE。本研究通过丰富NFA分子上的电子吸引型端基种类，为设计适用于高效率、环保型可处理PSCs的NFA提供了新的视角。

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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