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2024-02-24 09:59:39
分子取向策略：新型M系列非富勒烯受体助力高效有机太阳能电池
聚合物太阳能电池（PSC）的光伏性能主要取决于活性层分子的有序结构（即主链取向和结晶度），因此对于构建有效的垂直载流子传输，使分子采用”face on”取向至关重要。 然而，导致分子“face on”或”edge on”取向的驱动力目前尚不清楚，除此之外通过侧链控制分子取向仍然具有挑战性。
近日，中科院福建物构所郑庆东研究员，上海交通大学刘烽研究员基于非sp3杂化桥联原子的梯型稠环核开发了两个ADA型非富勒烯受体（M3和M32）。通过调整相邻侧链的体积，成功地控制了它们的分子取向行为，可以将受体的分子方向从”edge on”（M32）转变为“face on“（M3），进而改善了垂直电荷传输并提高了效率。在氮原子上带有线性正十六烷基链的情况下，受体（M32）倾向于采用“edge on”的分子取向，而当被支化的2-己基癸基链取代时，受体（M3）则具有较好的“face on”方向。在与PM6
的给体
聚合物共混后，M3表现出最佳的相分离并显著改善了电子传输，因此比M32具有更优异的性能。 基于M3的设备的进一步优化使得其光电转换效率（PCE）达到了16.66％，是迄今为止所有ADA型非富勒烯受体中最高的效率。
本文提出的分子取向控制策略将启发更多高性能非富勒烯受体的创新设计与合成。
文献链接：
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.11.006
