北京
嘉兴大学周二军、王宗涛，郑州大学郭青，桂林电子科技大学孙立贤等人在《ChineseJournalofChemistry》发表综合研究长文，报道了一类基于苊并[1,2-b]喹喔啉酰亚胺（AQI）骨架的三叶草型非富勒烯受体。该类材料可实现超过0.95V的超高开路电压，在高性能有机太阳能电池领域极具应用潜力。如何在维持高开路电压的前提下，同步提升短路电流密度与填充因子，是该类材料长期存在的关键瓶颈。
为此，研究团队设计并制备了三种具有不对称端基结构的A'–DAD–A”型非富勒烯受体：AQI13、AQI13-b、AQI13-c。研究以IC-2F为固定A'单元，分别搭配IC-1F、NC-1F、NC-2F作为差异化A”单元，通过端基结构修饰精准调控分子堆积方式与分子内电荷转移效应，有效平衡开路电压与短路电流之间的性能权衡关系，同步提升器件电流与填充因子。
基于D18/AQI13、D18/AQI13-b、D18/AQI13-c逐层结构器件，光电转换效率分别达到17.78%、17.95%、19.07%，对应开路电压分别为0.986V、0.973V、0.958V。研究进一步将最优材料AQI13-c作为第三组分引入D18:L8-BO体系，成功构筑三元有机太阳能电池，将器件光电转换效率由19.37%提升至20.20%。
研究表明，共轭延伸、氟化修饰与不对称端基设计可以有效优化分子光学与电学性能。共轭延伸结构能够拓宽光谱吸收范围、增大分子偶极矩、优化分子间堆积，降低非辐射能量损失；进一步氟化改性可实现更紧密的π-π堆积，大幅提升电荷传输能力。同时，端基工程有效延长了激子扩散长度，抑制激子猝灭，全方位优化器件光伏性能。
该工作系统验证了端基调控策略在兼顾高开路电压、高电流与高填充因子方面的显著优势，为高开压、高效率非富勒烯受体分子的精准设计与性能优化提供了重要参考与全新思路。
文献信息
Shamrock-ShapedNon-fullereneAcceptorswithAsymmetricEndGroupsEnableHigh-VoltageandHigh-PerformanceOrganicSolarCells
ShengGe,XingchenZhang,ZongtaoWang,Xuelai,FengHe,LixianSun,JunjieFu,AilingTang,MengzhenDu,JiaYao,TingtingDai,XinLiu,YuQi,YunhaoHou,JiaweiRu,QingGuo,ErjunZhou
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cjoc.70747
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