西交大凡群平等人Angew：单向侧链工程构建双不对称受体，有机太阳能电池具有低能量损失和高效电荷转移，效率19.23%

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前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）因其在发电机和柔性电子产品中的多功能应用以及潜在的大面积和快速印刷加工性等独特优势而受到极大关注。目前，随着Y系列小分子受体（Y-SMAs）的快速发展，OSCs已经实现了超过19%的高功率转换效率（PCE）。实现高开路电压（VOC）和短路电流密度（JSC）以提高PCE是OSCs面临的主要问题之一，其中，Y-SMAs的侧链修饰和DAD稠环中心核改造是重要方法，目前人们也在此方面付出了诸多努力，但实现高效OSCs仍然具有一定的挑战。

图1. 分子设计思路与基本性质

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文献简介

有鉴于此，西安交通大学凡群平教授、马伟教授，香港理工大学李刚教授、马睿杰等人设计并开发了新型一系列Y-SMAs，即单不对称asy-YC11和双不对称bi-asy-YC9和bi-asy-YC12。这些分子在TT单元上共享相同的不对称D1AD2（D1为TT，D2为SeT）稠核和萘（Np）稠端基，但具有不同的单向侧链，研究人员通过该策略构建双不对称Y-SMA，独特分子设计使它们具有相同的近红外（NIR）吸收光谱，但分子性质具有些许微调，例如消光系数、分子间相互作用、结晶度和堆积模式。

图2. 分子堆积方式

当与聚合物给体PM6共混时，与asy-YC9共混物和bi-asy-YC11共混物相比，基于bi-asy-YC12共混物具有更合适的形貌、降低的能量损失和改善的电荷转移，从而获得了高VOC和JSC。研究人员以bi-asy-YC12作为客体受体引入二元PM6:L8-BO体系中，从而制备了三元OSCs。由于从300到950 nm的互补吸收，最终器件获得了最小的能量损失，以及更有效的电荷转移，三元OSCs实现了19.23%的最佳PCE，是无退火OSCs中最高PCE值之一。

图3. 器件的光伏性能比较

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文献总结

综上，该工作不仅开发了一种高性能的OSCs受体分子，也为后续的分子设计提供了新的策略。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，题为“Unidirectional Sidechain Engineering to Construct Dual-Asymmetric Acceptors for 19.23% Efficiency Organic Solar Cells with Low Energy Loss and Efficient Charge Transfer”。

本文关键词：有机太阳能电池，非富勒烯受体，侧链修饰，分子改造。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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