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化學所&東南大學AM：FF 83%的三元有機太陽能電池，通過局部偶極矩調制實現

發表時間：2024-08-14 17:04

主要內容

有機半導體的偶極矩排列對分子堆積、光電性能和器件性能有著至關重要的影響。在這篇文章中，中國科學院化學所侯劍輝、東南大學姚惠峰等人通過改變非富勒烯受體(NFAs)的分子不對稱性來調節其局部偶極矩，以獲得有機太陽能電池(OSCs)中所需的填充因子(FF)值。

研究團隊設計并合成了AA-1和AA-2兩種具有不同取代烷基和烷氧基的NFAs。AA-2的單向不對稱產生了明顯的局部偶極矩，而AA-1的雙向不對稱則減輕了偶極矩的變化。盡管對單分子特性的影響較小，但局部偶極矩對薄膜狀態下的端基堆積模式有顯著影響。這反過來又提高了相對介電常數，延長了激子壽命，并減少了子帶隙缺陷態。因此，基于PBDB-TF:AA-2的OSCs實現了0.830的優秀FF和18.3%的功率轉換效率(PCE)，其中三元器件的PCE高達19.3%。這項工作強調了偶極矩調制在材料設計中的潛力，以獲得高性能OSCs的理想FF值。