南开大学陈永胜&阚斌Angew：噻吩连接的A-D-A型氯化3D受体助力高效有机太阳能电池

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前言回顾

近年来，溶液化处理的有机太阳能电池（OSCs）目前已经取得了突破性的发展，OSCs的功率转换效率（PCE）飙升至19%以上，显示出巨大的商业应用潜力。尽管PCE取得了显著进展，但OSCs的稳定性仍然是一个迫切需要解决的主要问题，这也是OSCs应用的先决条件。

基于Y系列二聚型NFAs与其它类型的NFAs相比表现出优异的器件稳定性和高PCE。此外，与氟化相比，氯化可以提供许多优点，例如提高结晶度、改善光吸收系数和光捕获范围。另一方面，氯化还可以减少器件能量损失以及提高稳定性。

图1. 新型受体分子的化学结构与特性

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文献简介

有鉴于此，为了进一步探索新型3D二聚受体的潜力，近日，南开大学陈永胜教授、阚斌特聘研究员团队设计并开发了一系列具有3D构型的氯化受体：CH8-3/4/5。结果显示，尽管中心单元上的氟原子被氯原子取代，CH8-4与CH8-5的两翼之间的二面角非常不同，但对吸收和能级几乎没有影响。然而，与具有氟化端基的CH8-3相比，CH8-4和CH8-5都显示出红移的吸收和增强的结晶度。

图2. 不同器件的光伏性能比较

当与宽带隙聚合物给体PM6混合时，所有器件都获得了超过16 %的PCE以及良好的光热稳定性。其中，基于PM6:CH8-4的器件获得了17.58%的最佳PCE 以及26.05 mA cm-2的高短路电流密度（JSC），并且填充因子（FF）超过75 %。为了进一步证明其应用潜力，研究人员还利用非卤素溶剂邻二甲苯（o-XY）制备了相应器件并获得了17.27 %的PCE。据悉，这些结果是基于二聚受体的二元器件最佳性能之一。此外，从邻二甲苯溶液中通过旋涂和刮刀涂布制备的2.88 cm2大面积器件分别获得了13.59%和13.27 %的PCE ，这些结果说明了这种3D氯化受体在制备高效和工艺不敏感型OSCs方面的发展前景。

图3. 不同共混物形貌表征

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文献总结

综上，该工作的相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，题为“Terminally Chlorinated and Thiophene-linked Acceptor-Donor-Acceptor Structured 3D Acceptors with Versatile Processability for High-efficiency Organic Solar Cells”。

本文关键词：有机太阳能电池，非富勒烯受体，二聚体，3D结构，分子设计。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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