ChemSusChem：开发新型非稠环受体用于具有创纪录的开路电压和填充因子的高效有机太阳能电池

非稠环受体（UFAs）由于合成简单、成本低、器件性能好等优点，在有机太阳能电池(OSCs)中具有广阔的应用前景。构筑合适的中心核和侧链是实现高性能UFAs的关键因素。目前，对UFAs的研究主要集中在获得较高的短电流密度（J_sc），而伴随低的开路电压（V_oc）和适中的填充因子（FF），导致能量转换效率（PCE）远远低于NFAs。因此，如何合理设计高效的A-D-A′-D-A型UFAs，同时实现高的V_oc和FF值仍然是一个非常具有挑战性的问题。

基于此，南昌大学谌烈教授团队与合作者通过中心核和侧链工程协同策略调控UFAs的光谱吸收，分子能级，结晶度和分子堆积行为，设计合成了两种新型的A-D-A′-D-A型UFAs：BTCD-IC 和 BTCD-2FIC。由于DTBT单元具有良好的平面性和缺电子特性，采用DTBT基团作为中心核，可以有效地改善分子内π-电子离域，降低分子能级。在CPDT单元上引入合适的2-丁基-1-辛烷基链，保证UFAs有良好的溶解性，避免过度结晶，这有利于获得良好的薄膜形貌。BTCD-IC和BTCD-2FIC在300 ~ 850 nm的波长范围内表现宽而强的光吸收，这是由于引入DTBT增强了分子内电荷转移。与BTCD-IC相比，由于端基氟化效应，BTCD-2FIC具有更高的摩尔消光系数、更低的能级、更高的电荷迁移率、更加有序的分子堆积和良好的形貌。结果表明，与给体聚合物PBDB-T共混时，BTCD-2FIC的器件PCE达到了11.32%，V_oc为0.85 V, J_sc为18.24 mA/cm², FF为73%。值得注意的是，基于PBDB-T:BTCD-2FIC器件同时增强的V_oc和FF值是当前A-D-A'-D-A型UFAs的最高值。

研究表明，缺电子的DTBT核心单元在高效UFAs中的应用为高性能OSCs的分子设计提供了有意义的指导。

论文信息：

Exploiting Novel Unfused-Ring Acceptor for Efficient Organic Solar Cells with Record Open-Circuit Voltage and Fill Factor

Zuoji Liu+,[a] Qilong Mao+,[a] Jing Wang,[a] Feiyan Wu,*[a] Dan Zhou,[b] Yujun Cheng,[a] Shaorong Huang,[a] Bin Huang,[c] Changduk Yang,*[d] Lie Chen*[a]

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DOI:10.1002/cssc.202102563

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