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薄志山课题组《Cell Reports Physical Science》：通过末端堆叠的有效调控构筑简单高效的非稠环电子受体导语：有机太阳能电池（OSCs）作为最有前景的下一代清洁能源之一，凭借其独特的优势，如柔性、重量轻、可大面积印刷等，引起学术界和工业界的广泛关注。 更多光电前沿资讯和材料，可关注微信公众号“有机光电前沿”与“知研光电材料”。文中所涉及众多材料知研均有销售，详情请联系客服。薄志山课题组《Cell Reports Physical Science》：通过末端堆叠的有效调控构筑简单高效的非稠环电子受体 文献直通车请点击链接。如需文献PDF，可直接联系知研客服获取。 南科大郭旭岗&广大孙会靓等Nat. Commun.：基于一锅聚合的多组分光活性层实现高效稳定的有机太阳能电池 南开赵东兵&山大高珂Angew：结构融合型受体助力三元有机太阳能电池效率18.77% 天津大学叶龙JMCA：双给体聚合物三元有机太阳能电池机械和光伏性能的协同优化 中国科学院大学黄辉/张昕团队：通过调控二聚化电子受体的构象实现高效、稳定和低能量损失的有机太阳能电池 1.前言回顾 有机太阳能电池（OSCs）作为最有前景的下一代清洁能源之一，凭借其独特的优势，如柔性、重量轻、可大面积印刷等，引起学术界和工业界的广泛关注。基于稠环电子受体（FREAs）的有机太阳能电池可以获得优异的光伏性能，然而稠环电子受体往往需要多步骤合成，同时通常涉及低收率的环闭合反应，导致了较高的成本，这阻碍了它们的大规模商业化。相比较而言，非稠环电子受体（NFREAs）作为一个潜在的替代选择获得了越来越多的关注。本课题组长期致力于开发高性能的非稠环电子受体（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 3356; Nat. Commun., 2019, 10, 3038; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 22714; Chem. Mater.,2018, 30, 4307; Adv. Energy Mater., 2019, 9, 1901280; Adv. Energy Mater., 2021, 11, 2102591; Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2101742; Chin. J. Chem. 2023, 41, 665; ACS Appl. Mater. Inter., 2021, 13, 39652-39659; ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14, 28807; Chem. Eng. J., 2022, 435, 134987）。与具有梯形稠环核单元的FREAs不同，在分子骨架中包含更多C-C单键的NFREAs可以提供更多的可修饰位置和可变分子构象。然而，NFREAs的发展仍然落后于FREAs，仅仅只有几个NFREAs可以达到15%以上的PCE, 通过合理的分子设计，NFREAs具有巨大的提升潜力。
图1.TT-O-2F、TT-S-2F和 TT-Se-2F的合成路线 2.文献简介 本文介绍了TT-O-2F、TT-S-2F和TT-Se-2F三种NFREAs的设计，通过几个高效的步骤实现了模块化合成，并对分子结构进行了分析。我们的研究发现，TT-S-2F和TT-Se-2F分子内存在S⋅⋅⋅O和Se⋅⋅⋅O非共价相互作用，因此具有平面分子骨架，而TT-O-2F分子骨架则是扭曲的。此外，TT-S-2F的末端基团重叠面积和激子扩散长度最大，有利于电荷输运，因此在器件中表现出优异的性能。实验结果表明，基于TT-S-2F的器件具有15.29%的光电转换效率(PCE)，远高于TT-O-2F(10.43%)和TT-Se-2F(12.23%)，并且TT-S-2F也是目前基于NFREAs的最高PCE之一。本研究强调了在设计高性能NFREAs时，调控端基堆叠的重要性，这将有助于提高器件的性能。
图2.不同分子的吸收与能级排列
图3.分子结构与激发态动力学
图4.不同器件的光伏性能
图5.结晶度表征
图6.不同受体的FOM值 3.文献总结 本研究设计了三种新型非稠环电子受体 (NFREAs)：TT-O-2F、TT-S-2F 和TT-Se-2F，它们的 π 桥单元分别采用呋喃、噻吩和硒吩。这三种 NFREAs 可以通过不超过 5 个高收率步骤进行模块化合成。单晶结构分析表明，TT-S-2F 和TT-Se-2F 分子内的 S···O 和 Se···O 非共价相互作用可以形成平面的分子骨架，而TT-O-2F 则具有扭曲的分子骨架。此外，TT-S-2F 中由噻吩桥单元和末端端基基团形成的 π-π 堆积面积是这三个受体中最大的。这些独特的晶体结构特征有利于改善电荷输运性能。我们的研究结果表明，即使只有一个原子的变化，也会引起显著不同的性质。基于 TT-S-2F 的光伏器件可以实现高达 15.29% 的优良光电转换效率 (PCE)，远高于 TT-O-2F (10.43%) 和 TT-Se-2F (12.23%)。值得注意的是，TT-S-2F 的品质因子远高于 Y6、IT-F 等，表明其具有在未来的实际应用的潜力。我们的工作强调了良好的端基堆叠在设计高性能 NFREAs时的重要性。最新的研究成果已发表于国际期刊《Cell Reports Physical Science》上，题为“Simple non-fused ring electron acceptors with well-controlled terminal group stacking”。 本文关键词：有机太阳能电池，非稠环电子受体，晶体工程，模块化合成，光伏性能，激子扩散程度。 4.作者简介 第一作者（或者共同第一作者）：郑新明，刘文龙 5.材料推荐
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