비융합 링 수용체가 홀 수송층에 의해 유도된 합금과 같은 상 및 수직 상 분리를 통해 15.6% 이상의 효율을 달성한 유기 태양 전지

초록 비융합 링 전자 수용체(NFREAs)를 기반으로 한 고성능 유기 태양 전지(OSCs)의 구축은 합성 복잡성과 비용이 낮음에도 불구하고 도전적입니다. 여기에서는 두 가지 자사 설계 NFREA인 “C6C4-4Cl” 및 “BTIC-4F”를 기부자 PM6와 혼합하여 세 가지 접근 방식을 사용한 고효율 NFREA 기반 OSC를 시연합니다. 유사한 분자 골격을 가진 두 NFREA는 효율적인 전하 이동을 위한 긴 엑시톤 확산 길이와 개선된 결정성을 나타내는 합금과 같은 상을 형성하는 경향이 있습니다. 삼원계의 보완적인 흡수 스펙트럼과 두 NFREA 간의 에너지 전달은 전류를 증가시키며, BTIC-4F의 높은 최저 비점유 분자 오르비탈(LUMO) 에너지 수준은 OSC의 전압을 향상시킵니다. 결과적으로 두 NFREA를 사용한 삼원 OSC는 홀 이동층(HTL)으로 2PACz를 사용하여 인상적인 에너지 변환 효율(PCE)인 15.62%를 달성합니다. 매립된 인터페이스 조사를 통해 2PACz가 PM6와 강한 상호작용을 하여 삼원 블렌드에서 수직 상 분리를 유도한다는 것을 발견했습니다. 이 연구는 합금과 같은 수용체 상에서의 엑시톤 확산 길이를 증가시키고 HTL의 신중한 선택을 통해 수직 상 분리를 유도하여 NFREA 기반 OSC의 성능을 향상시키기 위한 효과적인 전략을 제공합니다.