化学所侯剑辉团队JACS：具有大介电常数和高静电势值的宽带隙受体助力高效有机光伏电池

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前言回顾

基于体异质结（BHJ）结构的有机光伏（OPV）电池由于其灵活性、重量轻和透明性等优点，在过去几十年中成为了研究热点。具有高度可调带隙的非富勒烯受体（NFAs）不仅促进了单结OPV电池的发展，而且在半透明光伏、室内光伏、有机光电探测器等电子领域具有巨大的优势和潜力。通常，波长范围（或吸收开始）低于750 nm，并且大于1.65 eV带隙的NFAs可以被归类为宽带隙（WBG） NFAs，而目前WBG NFAs的设计和合成仍然不能满足串联和室内OPV电池的开发需求。因此，迫切需要开发新型高效的WBG NFAs。

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文献简介

有鉴于此，近日，中科院化学研究所侯剑辉研究员、崔勇副研究员团队基于ITCC的分子修饰设计并合成了两种新型NFAs，分别命名为ITCC-Cl和TIDC-Cl。DFT计算结果和UV–vis测量表明，ITCC-Cl端基上的氯（Cl）原子不仅使得吸收光谱红移而且静电势（ESP）有所增加。而对于TIDC-Cl，不仅获得了与ITCC相同的WBG，同时还保持较高的ESP值。此外，Cl原子的引入也导致了更大的介电常数。对于BHJ薄膜，两种Cl取代的受体薄膜都显示出更大的介电常数，这有利于有效的电荷分离过程。

随后，研究人员测试了所制备的电池在AM 1.5G照明下的光伏性能。基于TIDC-Cl的器件获得了13.8%的高PCE和78.2%的填充因子（FF），这两个参数都远高于基于ITCC-Cl的器件。此外，基于TIDC-Cl的电池最有效的激子离解过程能够在400–700 nm范围内实现极高的EQE响应。受这些优异性能的启发，研究人员随后探索了TIDC-Cl在室内和串联光伏电池中的应用潜力。结果显示，在500 lux [2700 K发光二极管（LED）]的照明下，基于TIDC-Cl的电池显示出27.1%的优异PCE和80%的高FF。此外，以PB2:TIDC-Cl为前电池，PBDB-TF:BTP-eC9:HDO-4Cl为后电池的串联电池可以获得20.0%的高PCE。

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文献总结

综上，该工作不仅开发出一种新型高效的WBG NFA：TIDC-Cl，也为后续的相关分子设计提供了指导。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上，题为“A Wide Bandgap Acceptor with Large Dielectric Constant and High Electrostatic Potential Values for Efficient Organic Photovoltaic Cells”。

本文关键词：有机光伏电池，非富勒烯受体，电导率，电学性能。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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