陈先凯/孙艳明教授 AM: 共轭断裂的二聚物受体可以实现高效、稳定和柔韧性强的有机太阳能电池

有机太阳能电池（OSC）中的二聚体受体具有独特的优势，包括明确的分子结构和出色的批间可重复性。它们的玻璃化转变温度（Tg）高，有助于实现最佳的动力学形态，从而提高器件的稳定性。目前，大多数二聚受体材料都与共轭单元相连，以获得较高的功率转换效率（PCE）。本研究有别于以往共轭连接的二聚受体，合成了一系列新型二聚受体（命名为T1、T4、T6和T12），每种二聚受体都与不同的柔性烷基连接体连接，并研究了它们的 PCEs、器件稳定性和柔性稳健性。当与PM6混合时，基于T6的器件实现了17.09%的PCE，与完全共轭的基于T0的器件17.12%的PCE相当。分子动力学模拟和密度泛函理论计算表明，柔性共轭断裂连接体（FCBL）可促进分子间电子耦合，从而保持二聚受体良好的电子迁移率。值得注意的是，基于T6的器件表现出令人印象深刻的长期稳定性，其T80寿命为1427 小时，而基于T0的器件的T80寿命仅为350 小时。因此，本研究工作确定了此类二聚受体中柔性烷基连接体的长度与OSC的性能和稳定性之间的关系，这对于进一步设计新材料以制造高效稳定的OSC具有重要意义。

图文简介

a ) PM6，T0，T1，T4，T6和T12的化学结构( D和A : BDT :苯并[ 1,2-b : 4,5-b ' ]二噻吩和BDD : 4H , 8H -苯并[ 1,2-c : 4,5-c ' ]二噻吩- 4 , 8 -二酮)部分的PM6供体，E和M：二聚体受体中的端基和中端基。b ) PM6，T0，T1，T4，T6和T12纯膜的归一化吸收光谱。c ) PM6：T0，PM6：T1，PM6：T4，PM6：T6和PM6：T12共混膜的归一化吸收光谱。d ) PM6，T0，T1，T4，T6和T12的能级图。

a )基于PM6：T0、PM6：T1、PM6：T4、PM6：T6和PM6：T12的OSCs的J-V特性和对应的EQE谱；c ) PCEs的统计直方图；d )在空气中连续1 个太阳光照射下测量OSCs器件的光稳定性；e )基于PM6：T0、PM6：T1、PM6：T4、PM6：T6和PM6：T12的OSCs的Jph-有效电压Veff特性和f ) Voc-光强特性。

a )优化的PM6：T0，PM6：T1，PM6：T4，PM6：T6和PM6：T12共混膜的AFM高度图像。b )从PM6：T0，PM6：T1，PM6：T4，PM6：T6和PM6：T12共混膜的二维GIWAXS中分别提取面内和面外的线切割轮廓。

a ) T0的分子内电子耦合；b ) T0的分子间电子耦合；c ) T6的分子间电子耦合；d ) T12的分子间电子耦合。

论文信息

通讯作者：Xian-Kai Chen, Yanming Sun