基于非富勒烯小分子受体(SMA)的聚合物太阳能电池(PSC)由于具有实现高功率转换效率(PCE)的巨大潜力而备受关注。 为了进一步改善器件性能,微调施主和受主材料的能级以实现最小的能量偏移,同时确保足够的电荷分离非常重要。香港科技大学的颜河,Tao Liu和香港中文大学Xinhui Lu等人开发了具有两个不同端基的不对称SMA,即BTP-2F-ThCl。
本文要点:
1)基于BTP-4F的高性能小分子受体(SMA),将BTP-4F的端基从IC-2F修饰为CPTCN-Cl。研究发现,当两个端基均被CPTCN-Cl取代时,能级上移太大而导致不利的能量对准,从而导致不良的器件性能。不对称取代的BTP-2F-ThCl的能级在其对称对应物BTP-4F和BTP-2ThCl之间。
2)通过使用非对称端基的策略,能够实现接近最佳的能量水平匹配,与PM6:BTP-4F系统相比,能够获得更高的开路电压(VOC)和功率转换效率(PCE)。 因此,在基于PM6的OSC中,BTP-2F-ThCl的PCE为17.06%,高于BTP-4F(16.37%)和BTP-2ThCl(14.49%)。该策略也可能应用于其他材料系统,以最大限度地提高非富勒烯PSC的效率。
Zhenghui Luo Z. et al. Fine-Tuning Energy Levels via Asymmetric End Groups Enables Polymer Solar Cells with Efficiencies over 17%, Joule, 2020.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.023