宁波材料所葛子义团队EES：非富勒烯客体受体异构化策略制备稳定有机太阳能电池，刚性器件效率超过19%，柔性器件效率突破18%

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前言回顾

溶液处理有机太阳能电池（OSCs）由于其具有灵活性、便携性和透明性等优点，在绿色能源技术领域引起了极大的关注。新型光伏材料的设计和合成是发展功率转换效率（PCE）的关键问题，三元策略已成为进一步提高OSCs功率转换效率的最重要方法之一。此外，异构化策略在优化二元有机太阳能电池（OSCs）的分子构型和提高其性能方面发挥着简单而有效的作用。然而，客体材料中的异构化对三元OSCs的影响目前研究较少，它们之间的结构-性能关系也尚不清楚。

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文献简介

根据之前的工作，研究发现，选择噻吩基取代的喹喔啉单元作为中心缺电子核心，可以提供更高的开路电压（VOC）和更好的膜形态。此外，增加的噻吩基团可以提高分子的刚性，并扩展π共轭骨架。有鉴于此，近日，中科院宁波材料所葛子义研究员团队设计并合成了两种具有异构中心缺电子核单元的Y6衍生物QX-α和QX-γ，它们的稠合噻吩环具有不同的取向，从而可以用来研究非富勒烯第三组分受体中不同异构体对器件光伏性能的影响。研究表明，S···N分子内非共价相互作用已经成为调节有机半导体光电性能的常用手段，这种相互作用可以赋予更多的平面分子构象和有序堆叠，从而使得OSCs的PCE增加。与以往的研究相比，这篇工作研究了材料的更多本征性质，如偶极矩和表面能，并仔细揭示了化学结构材料的本征特性与光伏性能之间的关系。

研究结果显示，基于D18:N3:QX-α的刚性和柔性器件的PCE分别高达19.33%和18.01%（最佳柔性器件效率），而基于D18:N3:QX-γ的刚性和柔性器件仅表现出18.30%和16.99%的PCE，与标准二元器件相当。这其中，增强的PCE主要归因于更平衡的空穴/电子迁移率、更有效的电荷收集，同时，基于D18:N3:QX-α的三元器件具有更小的电荷载流子复合和更低的能量损失。此外，与基于D18:N3的二元器件相比，基于D18:N3:QX-α的三元器件在85ºC充满氮气的手套箱中储存476小时后的效率保持率显著更高（49% VS 87%）。值得注意的是，室温下在充氮气的手套箱中储存后，三元器件在2200小时内保持了97%以上的初始PCE，推算的T80寿命为17000小时。

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文献总结

综上，该工作表明，合理调整原子取向是构建非富勒烯第三组分受体的有效途径，可以实现高效稳定的OSCs。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》上，题为“Isomerization Strategy on Non-fullerene Guest Acceptor Enables Stable Organic Solar Cells over 19% Efficiency”。

本文关键词：有机太阳能电池，非富勒烯受体，三元器件，形貌优化。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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