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通过调节分子平面性和氟原子取代实现非富勒烯太阳能电池新型低带隙受体的有效设计

DOI：10.1016/j.matlet.2019.126785 期刊：Materials Letters 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 由于分子能级高度可调且有望降低合成成本，非富勒烯受体（NF-SMAs）的研发工作日益受到重视。本文报道了两种用于有机太阳能电池（OSCs）的新型低带隙NF-SMAs——IDBTC和IDBTCF。我们在给体与受体之间引入噻吩取代苯并噻二唑结构以调控分子共面性并增强分子内推拉效应，同时在苯并噻二唑中引入氟原子以研究氟化作用对NF-SMAs性能的影响。正如预期，这些材料均展现出优异的近红外吸收特性和窄带隙（Eopt < 1.6 eV）。值得注意的是，氟原子的引入使NF-SMAs的吸收光谱略有增强且能级发生偏移。当采用P3HT作为给体、NF-SMAs作为受体构建有机太阳能电池时，基于IDBTCF的最佳器件实现了3.22%的光电转换效率（PCE）。引入氟原子后，PCE从IDBTC的2.5%提升至IDBTCF的3.22%。这表明通过调控分子平面性和引入氟原子，可有效调节NF-SMAs的光学特性和电子能级，为提升有机太阳能电池效率提供了重要机遇。
作者： Anwang He，Yuancheng Qin，Dan Zhou，Cailing Ni
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究调节分子平面性和引入氟原子对有机太阳能电池（OSC）中非富勒烯小分子受体（NF-SMA）性能的影响。

研究成果

该研究成功证明，通过调控分子平面性并引入氟原子，可有效调节近红外小分子受体的光学性质和电子能级，从而提升有机太阳能电池的光伏性能。基于IDBTCF的最佳器件实现了3.22%的功率转换效率，凸显了这些策略提升有机太阳能电池效率的潜力。

研究不足

该研究聚焦于分子平面性和氟原子引入对NF-SMAs性能的影响，但未探究其他潜在改性方式及其组合。虽然器件性能有所提升，但与最先进的有机太阳能电池相比仍有改进空间。

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