封端基团（EG）是本体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSC）中非富勒烯受体（NFA）的必不可少的吸电子成分。为了系统地探讨A-DAD-A型NFA中两种常见的EG功能化策略（π延伸和卤化）的影响，美国西北大学Tobin J. Marks等人合成并表征了四种NFA：BT-BIC，LIC，L4F和BO-L4F。为了评估这些策略的相对重要性，将这些NFA与基准受体Y5和Y6进行了对比。

本文要点：

1）在结合了π-延伸和卤化作用的BT-BO-L4F的二元反向OSC中，实现了高达16.6％的功率转换效率（PCE）。当这两个因素结合在一起时，对光吸收的影响就会累积。单晶π-π的堆积距离对于π延伸的EG策略是相似的。将烷基取代基的长度从BT-L4F增加到BT-BO-L4F会显着改变堆积图案，并消除BT-L4F的EG核心相互作用。

2）电子结构计算揭示了迄今为止观察到的一些最大的NFAπ-π电子耦合，BT-L4F中为103.8 meV，BT-BO-L4F中为47.5 meV。BT-L4F和BT-BO-L4F的计算电子重组能分别为132和133 meV，也低于Y6（150 meV）。BHJ共混物表现出优先的π面朝上取向，并且氟化和π延伸均增加NFA结晶度。

3）飞秒/纳秒瞬态吸收光谱（fs / nsTA）和集成的光电流器件分析（IPDA）表明，π扩展修饰了相分离，从而增强了膜的有序性和载流子迁移率，而氟化抑制了单分子的重组。这项系统的研究突出了NFAπ延伸和氟化在提供有效OSC方面的协同作用，并为设计下一代材料提供了见识。

Guoping Li et al. Systematic Merging of Nonfullerene Acceptor π-Extension and Tetrafluorination Strategies Affords Polymer Solar Cells with >16% Efficiency, Journal of the American Chemical Society, 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c00211

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c00211