對于有機太陽能電池(OSCs)來說,彌合與Shockley-Queisser極限的差距需要同時減少高開路電壓的能量損失,提高短路電流密度光利用率,并通過分子設計和器件工程保持理想的納米形態和高填充因子。在這篇文章中,中國科學院化學研究所朱曉張、劉峰等人設計并合成了一種不對稱的非富勒烯受體(Z8),該受體具有系鏈苯基,以建立三元OSC中的合金受體。非對稱結構使非輻射能量損失和電荷復合減少。苯基取代的烷基側鏈影響了分子間相互作用,通過有效的激子解離和減少電荷復合改善了薄膜納米形態。研究團隊展示了基于D18:Z8:L8-BO三元共混物的OSCs效率為20.2%(認證為19.8%)。通過理論計算,研究了光子和載流子損耗的總體分布,并分析了在開路電壓、短路電流密度和填充因子方面的改進潛力,為進一步發展OSC性能提供了合理的指導。Non-fullerene acceptor with asymmetric structure and phenyl-substituted alkyl side chain for 20.2% efficiency organic solar cells
Yuanyuan Jiang, Shaoming Sun, Renjie Xu, Feng Liu*, Xiaodan Miao, Guangliu Ran, Kerui Liu, Yuanping Yi, Wenkai Zhang & Xiaozhang Zhu*