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本文由浙江大学陈红征、李寒莹、施敏敏、李水兴团队完成。自组装单分子层(SAMs)可在分子尺度精准调控有机太阳能电池(OSCs)中氧化铟锡(ITO)阳极与活性层的界面特性,是一种高效的界面改性手段。为进一步优化器件界面性能,本文以9,10‑二氢‑9,9‑二苯基吖啶为共轭端基,对该类自组装单分子层材料开展位点特异性氟化改性,成功合成两种氟化衍生物及未氟化母体材料,分别命名为4PA‑FPhAc、4PA‑PhAcF和4PA‑PhAc。
研究结果表明,在吖啶环苯基侧链对位氟化的4PA‑FPhAc,与ITO基底的结合能力更强、分子间作用力更显著,能够构筑致密、均匀的分子组装薄膜,有效优化界面能级匹配关系,提升空穴提取效率。反观吖啶骨架氟化的4PA‑PhAcF,氟化修饰会扰乱其分子堆积结构,恶化界面接触状态,造成器件性能大幅下降。
基于4PA‑FPhAc改性的二元有机太阳能电池光电转换效率可达19.56%,显著优于4PA‑PhAc改性器件(18.78%)与4PA‑PhAcF改性器件(11.90%)。尤为重要的是,基于4PA‑FPhAc的20.25cm²大面积光伏模组仍实现了16.97%的高光电转换效率。该研究证实,位点选择性氟化是制备高性能有机太阳能电池用自组装单分子层的优质分子修饰策略,为有机光伏界面工程的精准设计与性能优化提供了重要参考。
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文献信息
SelectiveFluorinationonanAcridine-BasedSelf-AssembledMoleculeforOptimalInterfacialModificationinOrganicSolarCells
ChenfeiZhu、TianyiChen、AdiljanWupur、ShuixingLi、YiqingZhang、ZhengjieWang、YuanzhiJin、YuxuanZhu、ZaifeiMa、MinminShi、HanyingLi、HongzhengChen
https://pubs.acs.org/aamick/article-abstract/doi/10.1021/acsami.6c09557/5329716/Selective-Fluorination-on-an-Acridine-Based-Self?redirectedFrom=fulltext
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