AEM: 通过能级和纤维结构调制，实现高效二元有机光伏的分子精准工程

调整能级和纤维形态对于提高有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率（PCE）至关重要。在本研究中，通过延长AQx（即AQx-8）中的烷基链来提高开路电压（VOC），从而降低自由体积比（FVR）。自由体积比的降低会减弱电子-声子耦合，从而提高发射效率并减少非辐射能量损失（ΔEnr）。为了进一步完善能级和形态特征，AQx-8的外十一烷基链被较短的碳链和具有较大空间位阻(AQx-H)的环己烷取代。这种改变大大缓解了分子间的聚集，扩大了带隙，并提高了最低未占据分子轨道（LUMO）能级，从而使基于AQx-H的器件的VOC值提高到0.923 V。形态学分析表明，基于AQx-H的共混物呈现出增强的多长尺度纤维结构，有利于激子解离和电荷传输，从而有助于实现接近80%的高填充因子 (FF)。因此，本研究报告的二元PCE值达到了19.5%（认证值为19.0%），是有记录以来最高的二元PCE值之一。

图文简介

a ) AQx-2、AQx-8和AQx-H受体的化学结构；b )关键中间体TT-H的合成路线。

a ) AQx-8几何构型优化的DFT计算b ) AQx-H几何构型优化的DFT计算c ) AQx-8的ESP计算d ) AQx-H的ESP计算e ) D18，AQx-8和AQx-H的归一化吸收f ) D18，AQx-8和AQx-H的能级图。

a )器件结构ITO/HTL/BHJ/ETL/Ag。b ) AM 1.5G，100 mA cm-2下不同条件下的J-V曲线和详细参数。c )相应条件下的EQE光谱和集成的JSC。d )中国NPVM认证的效率性能。e ) AM 1.5G，100 mA cm-2下相应条件下器件的PCE测量直方图。f )文献报道的高效新型受体材料的PCE-VOC曲线图。

a ) D18：AQx-8，b ) D18：AQx-H薄膜的二维GIWAXS图形。c )活性层薄膜的线切割轮廓。d ) D18：AQx-8，e ) D18：AQx-H薄膜在1697 cm -1波数下的AFM-IR图。

a ) D18：AQx-8和b ) D18：AQx-H共混膜的TAS彩图；c )相应条件下的空穴转移过程动力学。蓝色代表D18：AQx-8，红色代表D18：AQx-H.d )由TPV和TPC结果拟合得到的电荷密度函数得到的电荷寿命. e )由TPV和TPC结果拟合得到的电荷密度函数得到的复合速率系数. f )由器件的电容谱和详细参数得到的LUMO态密度。

论文信息

通讯作者：Shengjie Xu, Ming Zhang,Xiaonan Xue, Feng Liu