基于非熔融共轭结构的非富勒烯受体（NFAs）更有可能实现低成本的有机光伏电池（OPVs）。然而，其目前的功率转换效率（PCE）远低于基于稠环NFAs的OPVs的PCE。

近日，中科院化学研究所侯剑辉研究员，北京科技大学张少青报道了提出了一种分子设计策略，通过该策略可以得到具有良好平面性、高构象稳定性、以及大空间位阻的新型联噻吩基单元3,3′-bis(2,4,6-triisopropylphenyl)-2,2′-bithiophene（TT-Pi），从而形成一种有利的分子堆积模式。

文章要点

1）基于TT-Pi，设计并合成了一种新型非稠环NFA（2,2′-(((3,3′′′-bis(2-ethyl-hexyl)-3′′,4′-bis(2,4,6-triisopropylphenyl)-[α-quaterthiophene]-5,5′′′-diyl)bis(methaneylylidene))bis(5,6-difluoro-3-oxo-2,3-dihydro-1H-indene-2,1-diylidene))dimalononitrile）)，A4T-16），其具有1.45 eV的光学带隙（E_g^opt）和−3.96 eV的最低未占分子轨道能级（LUMO）。

2）单晶X射线衍射（XRD）结果表明，A4T-16可以通过端基的π−π相互作用形成三维互穿网络，促进电子传递。A4T-16旋涂薄膜显示出相对较高的电致发光（EL）效率，意味着自然界中的非辐射能量损失很低。由于这些良好的特性，基于A4T-16的电池实现了15.2%的出色的PCE，这不仅是基于非熔融电子受体的OPV电池中的最高值，而且与基于稠环NFA的OPV电池性能水平相同。

3）为了更清楚地阐明TT-Pi在实现高性能非稠环NFA中的重要作用，研究人员设计合成了TT-Pi和A4T-16的类似物，并进行了一系列比较研究，从而为其他非稠环NFA的分子设计提供了重要的信息。

参考文献

Ma, L., Zhang, S., Zhu, J. et al. Completely non-fused electron acceptor with 3D-interpenetrated crystalline structure enables efficient and stable organic solar cell. Nat Commun 12, 5093 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25394-w

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25394-w