材料学部余志鹏团队设计合成两种高效高稳定性二聚体受体有机光伏材料

发布时间:2024-10-25

本网讯(物质科学与信息技术研究院)基于精准寡聚物受体(POA)的有机太阳能电池(OSCs)兼具高效率和优异的稳定性,是目前有机光伏领域的研究热点之一。值得注意的是,较之小分子受体,POA-OSCs的开路电压有明显提升。然而,其内在原因尚不明确。鉴于此,我校物质科学与信息技术研究院余志鹏副教授课题组与浙江大学李昌治教授、浙江大学科创中心刘志玺研究员、安徽师范大学陆洲教授合作,首次采用5,5-二辛基-5H-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡喃这一不对称基团作为连接体,设计并合成了两种二聚体受体o-YTi-YT(图1)。不仅提高了受体的能级,同时,它还调控了受体分子的构象。i-YT展现了折叠体构象和拓展构象,而o-YT中仅存在两种拓展构象。瞬态吸收测试表明,在i-YT纯膜中,定域激子(LE)可以更有效地转化为离域激子(DSE)。因此,即使给、受体的能极差几乎为0,在PM6:i-YT共混膜中,激子在界面处同样可以高效地解离,同时复合速率也更慢。最终PM6i-YT的器件获得0.93V的高开路电压和超过18%的光电转化效率。同时,器件稳定性也更加优异,在持续光照1400小时下,依然保持初始效率的85%

图.(a) 采用不同连接方式的不对称二聚受体;(b) 相应的构象转变图;(c) 在 POAs中接近零能级差时连接子介导激子解离的机制

相关工作以Linker-Mediated Delocalized Excited States in Dimeric Acceptors Enable Efficient Exciton Dissociation with Negligible Energy-level Offsets”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》( doi: 10.1002/anie.202415994)。安徽大学余志鹏副教授、浙江大学科创中心刘志玺研究员、安徽师范大学陆洲教授和浙江大学李昌治教授为本文通讯作者。安徽大学为本文第一单位。


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