不同卤化端基的非富勒烯受体对有机太阳能电池的影响

作者：郭赟彤; 陈振宇; 葛子义

来源：高等学校化学学报, 2023, 44(07): 93-102.

DOI：10.7503/cjcu20230084

• 有机太阳能电池
• 卤化
• 端基工程
• 非富勒烯受体

非富勒烯受体(NFAs)的端基卤化是制备高性能NFAs有机太阳能电池(OSCs)的有效方法.本文合成了3种NFAs(BTP-SSe-F, BTP-SSe-Cl和BTP-SSe-Br),其具有不同的卤化端基,分别为IC-2F, IC-2Cl和IC-2Br.对3种NFAs的光物理性能、电化学性质、有机光伏性能和活性层形貌等进行测试分析发现,氟化NFAs比氯化和溴化NFAs具有更低的能级. 3种NFAs的紫外-可见吸收光谱相比于常见的受体材料都出现了红移,而且BTP-SSe-F具有更强的分子间作用力. BTP-SSe-F具有更优异并且平衡的电子和空穴迁移率.与BTP-SSe-Cl和BTP-SSe-Br相比, BTP-SSe-F共混膜具有更合适的粗糙度、更好的相分离尺寸和更强的π-π堆积作用.当聚[(2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基-3-氟)噻吩-2-基)-苯并[1,2-B:4,5-B']二噻吩])-ALT-(5,5-(1',3'-二-2-噻吩-5',7'-双(2-乙基己基)苯并[1',2'-C:4',5'-C']二噻吩-4,8-二酮)(PM6)作为给体材料,基于BTP-SSe-F的光电器件表现出最高的功率转换效率(PCE=16.5%),具有最高的电流密度(JSC=28.17 mA·cm-2)和填充因子(FF=74.11%).研究结果表明,不同卤化端基的NFAs对OSCs的光电性能有较大影响,其中端基的氟化可以有效构建高性能光伏材料.

• 单位
  中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 中国科学院大学