非富勒烯受体(NFAs)的卤化是提高有机太阳能电池(OSCs)功率转换效率的一种有效策略。尽管端基卤化已经取得了巨大成功,但由于传统的Y系列受体缺乏取代点,使得中心单元卤化尚未得到系统研究。在此,国家纳米科学中心Wei Zhixiang、Lu Kun基于最近开发的喹喔啉(Qx)-系列受体,通过改变氟原子在中心单元上的取代位置和末端卤素原子的类型,开发了一系列NFA,Qx-o-4F、Qx-m-4F、Qx-p-4F和Qx-p-4Cl。
本文要点:
1) 这些异构的氟化中心单元和不同的端基导致局部偶极矩的改变,从而影响NFA的分子堆叠模式和光电子性质。具有对氟中心单元和氯化端基的Qx-p-4Cl具有红移吸收、降低的能量损失、有序的分子堆积和良好的共混形态,从而有利于电荷的产生和传输。
2) 结果,基于PM6:Qx-p-4Cl的OSC实现了18.06%的高PCE,通过界面优化可以进一步提高到18.78%。该工作强调了选择性中心和末端单元卤化在操纵分子堆积和提高OSC光伏性能方面的重要性。
Meiling Xie et.al Selective halogenation of central and end-units of nonfullerene acceptors enables enhanced molecular packing and photovoltaic performance EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE01333B
https://doi.org/10.1039/D3EE01333B