有机光伏（OPVs）具有成为下一代清洁能源的巨大潜力。非富勒烯受体(NFAs)由于其高度可调谐的化学物理性质和延伸到近红外（NTR）区域的强光学吸收，是一种很有前途的有机聚合物吸收剂。但是，由于NFAs独特的结构构象导致两个系统之间的堆积模式不同，使得大多数NFAs的电荷载流子迁移率低于富勒烯。因此，揭示噻二唑衍生的非富勒烯受体（NFAs）的分子结构和自组装对于阐明其非凡的电荷产生和传输特性的起源对于实现器件的高功率转换效率（PCE）具有重要意义。

近日，香港城市大学Alex K.-Y. Jen，朱宗龙教授报道了对Y6和硒取代的CH₁₀₀₇进行了深入的比较研究，以阐明由π扩展的噻二唑衍生的高效NFAs的结构与性能的关系。

文章要点

1）研究人员精心设计了一条合成路线。以2-(噻吩-3-基硒酰基)乙酸乙酯(1)为原料，合成了关键中间体6-十一烷基硒苯并[3，2-b]噻吩(4)，并将其作为新型构筑块合成了π-核BOBSP。然后将其甲酰化并与末端基团缩合，得到CH₁₀₀₇。

2）晶体学研究表明，由于苯并[2,1,3]噻二唑（BT）部分之间的S-N相互作用，Y6和CH₁₀₀₇具有非常独特的π-核相互作用，这有助于进一步发展分子堆积来构建3D网络，以确保其优异的电荷传输性能。

3）在不影响电荷传输特性的情况下，硒的掺入还导致CH₁₀₀₇的红移吸收，使PM6：CH1007：PC71BM器件的J_sc达到27.48 mA/cm²，PCE达到17.08%。

这项研究为NFAs的未来设计提供了方向。

Francis Lin, et al, A Non-Fullerene Acceptor with Enhanced Intermolecular π-Core Interaction for High-Performance Organic Solar Cells, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c07083

https://doi.org/10.1021/jacs.0c07083