브러시형 테트라머 수용체, 20% 이상의 효율과 뛰어난 안정성 및 기계적 강인성 달성

초록 최근 잘 정의된 고분자량 수용체가 유기 태양전지(OSC)의 유망한 소재로 떠오르고 있으며, 높은 전력 변환 효율(PCE), 장기 안정성 및 고유 신축성을 제공하고 있습니다. 그러나 이러한 재료의 제한된 합성 접근성은 대규모 응용을 저해하고 있습니다. 여기에서 우리는 정밀하게 제어된 분자 구조를 가진 고분자량 수용체(diYCl, teYCl, pYCl)를 구성하기 위한 효율적인 “브러시형” 합성 전략을 제안합니다. 우리의 결과는 잘 정의된 분자 구조와 확대된 분자 크기가 분자의 확산을 효과적으로 억제하여 열역학적 안정성을 개선한다는 것을 보여줍니다. 그 중 teYCl은 효율성과 안정성 간의 최적 균형을 이루어 D18/teYCl 기반의 준평면 이종 접합(Q-PHJ) OSC에서 18.02%의 PCE를 가집니다. 이 장치는 또한 65°C에서 5000시간의 T80 수명 및 어두운 저장 상태에서 61600시간의 놀라운 운영 내구성을 보입니다. 더욱이 teYCl이 Q-PHJ 구조에서 공동 수용체로 사용될 때, PCE는 20.19%로 더욱 상승하며, 이는 이러한 이층 지배 Q-PHJ 장치에 대한 최고 효율을 나타냅니다. 확대된 분자 크기는 OSC에 향상된 기계적 강인성을 부여하며, teYCl 및 pYCl 기반의 신축성 장치는 각각 31% 및 40%의 변형에서 초기 PCE의 80%를 유지합니다. 이 연구는 차세대 OSC를 향한 고효율, 안정적이며 본질적으로 신축성 있는 수용체 개발을 위한 실용적인 분자 설계 전략을 제공합니다.