李永舫&孟磊CJC：PCE達(dá)19.52%！連接位點(diǎn)再定位和氟化協(xié)同調(diào)控技術(shù)賦能OSCs

主要內(nèi)容

端基修飾是調(diào)控有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）中小分子受體（SMAs）能級(jí)、分子堆積及分子間相互作用的有效策略。然而，基于 SMA 亞基的大分子受體（GMAs）中，傳統(tǒng)端基連接位點(diǎn)常占據(jù)端基的鹵素取代位，限制了 GMAs 的進(jìn)一步修飾及其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）的提升。

為此，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫、李驍駿和孟磊團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出連接位點(diǎn)遷移與端基氟化協(xié)同策略，設(shè)計(jì)合成了 G-5H6H、G-5F6H、G-5F6F 三種 GMAs。團(tuán)隊(duì)將連接位點(diǎn)遷移至 SMA 中 1,1 - 二氰基亞甲基 - 3 - 茚酮（IC）單元的 4 位，成功實(shí)現(xiàn) 5 位和 6 位的逐步鹵化修飾。其中，G-5F6F 不僅以 IC 單元 4 位為連接位點(diǎn)，更在典型取代位完成雙氟化修飾，由此顯著增強(qiáng)分子平面性與分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）效應(yīng)，優(yōu)化分子間 / 分子內(nèi)相互作用，最終促成吸收紅移與更有序的分子堆積。

得益于與給體材料 D18 良好的相容性及優(yōu)化的相分離結(jié)構(gòu)，D18:G-5F6F 基有機(jī)太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)高效激子解離，電荷傳輸能力提升且電荷復(fù)合被顯著抑制，最終在三種 GMA 基器件中表現(xiàn)**，最高 PCE 達(dá) 18.29%；而將 G-5F6F 作為第二受體引入 D18:BTP-eC9 體系構(gòu)建三元器件后，PCE 進(jìn)一步提升至 19.52%，且器件穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。

該研究通過(guò)連接位點(diǎn)遷移與氟化修飾協(xié)同策略對(duì) GMAs 展開(kāi)系統(tǒng)研究，提出一種融合連接位點(diǎn)遷移與氟化修飾的協(xié)同分子設(shè)計(jì)方案，為下一代高性能大分子受體有機(jī)太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)提供了寶貴思路。

文獻(xiàn)信息

Synergistic Modulation via Linking Site Relocation and Fluorination for High-Performance Organic Solar Cells?

Kaige Yin, Yuechen Li, Xiaojun Li, Yufei Gong, Shucheng Qin, Peiwen Liao, Haozhe He, Zekun Chen, Jinyuan Zhang, Jianqi Zhang, Chunhui Duan, Lei Meng, Yongfang Li

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cjoc.70360

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