北京
有机半导体较低的介电常数会抑制激子解离并加剧电荷复合，是制约有机太阳能电池（OSCs）性能的关键瓶颈，二聚体受体分子（DMAs）器件更是普遍存在短路电流密度与填充因子偏低的问题，严重限制其光电转换效率（PCE）。针对该难题，南开大学龙官奎、阚斌、WanyingFeng团队发了一种新颖的柔性连接基工程策略，结合氟原子修饰，构筑了一系列介电常数逐步提升的二聚体受体材料。研究以带有烷基柔性连接基的CH8‑12为母体，在烷基连接基β位引入氧原子得到CH8‑13，再对单体侧链进行氟化修饰得到CH8‑14。该双修饰策略可同步提升介电常数并优化分子空间共轭，使CH8‑14呈现高度平面且有序的分子构象。这些结构优势改善了分子堆积、增大相干长度，令共混薄膜形成纤维网络结构并实现适宜的相分离。得益于高效激子解离、抑制的电荷复合以及均衡的电荷传输，PM6:CH8‑14二元器件取得20.19%的光电转换效率，创下二聚体受体基有机太阳能电池的效率纪录；基于CH8‑14的三元器件PCE进一步达到20.42%，验证了该分子设计策略的普适性。同时，CH8‑14优异的力学性能赋予柔性器件18.53%的高光电转换效率与突出的弯折稳定性。该工作揭示了介电常数调控在克服有机光伏本征局限方面的重要价值，为开发兼具高光电转换效率与良好力学稳定性的有机太阳能电池，提供了可行的分子设计思路。
文献信息
FlexibleLinkerEngineeringofDimericAcceptorsEnablesSynergisticModulationofDielectricConstantandSpatialConjugationforOrganicSolarCellsExceeding20%Efficiency
YuyangBai,JiaWang,JingwenYang,LuxinFeng,PeirangWang,BaofaLan,WanyingFeng,YupuWang,MiaomiaoLi,GuankuiLong,BinKan
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.1597140
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