Einflüsse von Monofluorierten Positionen an den Endkappendgruppen auf die Leistungen von Verdrahteten Nicht-Volumenakzeptor-basierten Polymer-Solarzellen

Kürzlich sind Hauptketten-verdrehte kleine Moleküle als Elektronakzeptoren in Polymer-Solarzellen (PSCs) aufgrund ihrer erhöhten molekularen Energieniveaus, verbesserten Extinktionskoeffizienten und besseren Ladungsextraktions-Eigenschaften sowie längeren Lebensdauern der Träger und niedrigeren Rekombinationsraten im Vergleich zu ihren planaren Analoga attraktiv, was die Effizienz der Energieumwandlung (PCE) von PSCs fördert. Um die "Struktur-Leistungs"-Korrelation der Hauptketten-verdrehten Akzeptoren weiter zu untersuchen, insbesondere die monofluorierten Substituenten an den Leistungen der resultierenden Akzeptoren, wurden zwei neue Hauptketten-verdrehte kleine Moleküle synthetisiert, bei denen ein Fluoratom an verschiedenen Stellen der Endkappendgruppe 2-(3-Oxo-2,3-dihydro-1H-inden-1-yliden)malononitril (INCN) eingeführt wurde. Obwohl eine feine strukturelle Modifikation vorgenommen wurde, wurden für die beiden Akzeptoren ziemlich unterschiedliche Leistungen erzielt. Im Vergleich zum 3-fluorierten Analogon (i-IEICO-F3) zeigte eine Mischung aus 4-fluorierten und 5-fluorierten Isomeren (i-IEICO-2F) ein höheres Dipolmoment, einen vergrößerten molaren Extinktionskoeffizienten mit einem bathochromisch verschobenen Absorptionsbereich, unterdrückte Ladungsrekombinationen mit ausgewogenen Ladungsmobilitäten und leicht verbesserte Kristallinität. In Kombination mit einem fluorbenzo-triazol-basierten Medium-Bandgap-Polymer (J52) wurde in einem i-IEICO-2F-basierten Gerät eine hohe Effizienz von 12,86 % erzielt, die besser ist als das Ergebnis (7,65 %) des i-IEICO-F3-Geräts und die Bedeutung von monofluorierten Positionen für die Leistungen von Hauptketten-verdrehten Nicht-Volumenakzeptoren offenbart.