Eine neue Endgruppe an Nonfullerene-Akzeptoren verleiht effizienten organischen Solarzellen mit geringen Energieverlusten

Zusammenfassung Großer Energieverlust ist einer der Hauptgrenzfaktoren für die Leistungsumwandlungseffizienzen (PCEs) von organischen Solarzellen (OSCs). Zu diesem Zweck werden chemische Modifikationen des berühmten Y-Serie Nonfullerene-Akzeptors (NFA) BTP-4Cl-BO mit einer neuen Endgruppe, TPC-Cl, durchgeführt, deren π-Konjugation durch das Verschmelzen der 3-(dicyanomethyl)-indanone (IC)-Gruppe mit einem chlorierten Thiophenring erweitert wird, um zwei neuartige NFAs, BTP-T-2Cl und BTP-T-3Cl, zu synthetisieren. Für BTP-T-2Cl mit zwei TPC-Cl-Gruppen zeigt die resultierende OSC eine moderate PCE von 14,89 % bei einem außergewöhnlich geringen Energieverlust von 0,49 eV, da ihre überlegene elektrolumineszente Quanteneffizienz von 0,0606 % den nichtstrahlenden Verlust (0,191 eV) signifikant mindert. Für BTP-T-3Cl mit einer TPC-Cl-Gruppe zeigt das entsprechende Gerät eine höhere PCE von 17,61 % bei einem leicht höheren Energieverlust von 0,51 eV, der auf die optimierte Morphologie und/oder eine effiziente Ladungserzeugung zurückzuführen sein kann. Darüber hinaus erzielt die ternäre OSC mit zwei NFAs von BTP-T-3Cl und BTP-4Cl-BO eine beeindruckende PCE von 18,21 % (zertifizierter Wert von 17,9 %), die zu den höchsten Werten für OSCs bis heute gehört. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die Erweiterung der Endgruppen von NFAs mit elektrondonierenden Ringen eine effektive Strategie ist, um niedrigere Energieverluste für OSCs zu realisieren.