北京
武汉理工大学王涛、李伟等人针对有机太阳能电池（OSCs）受强电子‑声子耦合与结构弛豫影响而产生大量能量损失、开路电压受限的问题开展研究。利用共轭拓展实现分子骨架刚性化是抑制非辐射复合的常用手段，但传统稠环共轭拓展易引发分子过度聚集，造成短路电流密度与填充因子下降。为此，该团队提出一种非稠合共轭拓展策略，协同分子内F・・・S构象锁调控CH系小分子受体的分子构象与堆积行为。研究在受体中心母核引入单个噻吩单元延伸共轭链，并构建分子内F・・・S构象锁，得到二面角小于1°的近平面受体C5Qx-FTh。该刚性骨架能够抑制电子‑声子耦合，降低激子静态无序度，同时约束分子链运动，改善器件稳定性。理论模拟与形貌表征表明，该非稠合共轭拓展可将分子间相互作用面积由302Ų提升至342Ų，促使堆积模式由A‑A型转变为A‑D型，缩短π‑π堆积距离与片层间距，形成更为有序的分子排布，利于电荷高效传输。得益于上述协同效应，PM6:C5Qx-FTh二元器件获得20.1%的优异光电转换效率，非辐射能量损失仅为0.18eV。该工作证明，非稠合共轭拓展可有效缓解高性能小分子受体中电荷产生与非辐射复合之间的权衡矛盾，为低能量损失有机光伏材料的设计提供新思路。
文献信息
Non‑FusedConjugationExtensionforSuppressedEnergyLossinOrganicSolarCells
ZexinChen,DaweiGao,JunXu,WeiyiXia,ZiruiGan,YuandongSun,TongYe,HuiWang,DanLiu,DonghuiLi,WeiLi,TaoWang
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.78906
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