EES:微调非富勒烯受体上侧链取向促进OSC效率高达

非富勒烯受体（NFA）由于其高度可调的形态与光电特性，已成为有机太阳能电池（OSC）领域中最重要的研究主题之一。 最近，Y系列NFA的飞速发展使OSC领域发生了巨大转变，制备的相应器件效率现已超过17%。值得注意的是，在Y系列NFA的各种化学修饰中，侧链修饰是一种灵活而通用的策略，主要用于控制分子间的堆积，材料的共混膜形态和可加工性。然而，当前Y系列NFA的侧链修饰主要集中在侧链的长度，形状或分支位置的变化上，关于侧链取向的研究报道还比较少。

近日，香港科技大学颜河教授团队&四川大学彭强教授团队合作报道了侧链取向对NFA与OSC性能的影响，研究人员通过改变连接在中心核上的苯环上的侧链取代位置，合理地设计和合成了命名为o-BTP-PhC6，m-BTP-PhC6和p-BTP-PhC6的三种异构NFA，并系统地研究了侧链取向对其光电和分子聚集性质的影响。研究结果发现，相对于垂直方向的o-BTPPhC6和水平方向的p-BTP-PhC6，m-BTP-PhC6的己基链显示出“倾斜”方向。由于这种独特的取向，m-BTPPhC6在三种异构体中表现出最有序的分子间堆积，进而提高了电子迁移率。PTQ10：mBTP-PhC6的适当相分离和增强的分子堆积可以有效地抑制电荷复合并改善电荷传输，这对器件的JSC和FF有利。当该分子与PTQ10混合时，基于m-BTP-PhC6的设备的PCE达到17.7％，明显优于基于o-BTP-PhC6（16.0%）和p-BTP-PhC6的（17.1%）的器件，这也是目前基于PTQ10的非富勒烯OSC器件的最佳值。所有这些结果表明，微调侧链的方向在改变Y系列NFA的分子间聚集特性中起着至关重要的作用。该项工作突出了侧链定向的重要性，并为高性能NFA的设计提供了替代方法，也为进一步制备更高效率OSC提供了新策略。

相关研究成果发表在国际材料与能源领域顶级期刊《Energy & Environmental Science》上，题为“Fine-tuning of Side-chain Orientations on Nonfullerene Acceptors Enables Organic Solar Cells with 17.7% Efficiency”。

文献地址：

https://doi.org/10.1039/D0EE03506H

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