近5年来，在有机吸光材料，特别是窄禁带受体的快速发展的推动下，有机太阳能电池(OSCs)取得了前所未有的发展。通过对受体分子结构的精确调整，有机太阳能电池的短路电流密度(JSC)超过26 mA cm-2，fill因子超过80%。目前，由于较高的电压损耗(Vloss)，有机太阳能电池(OSCs)的开路电压(VOC)较低。提高窄禁带受主的光致发光量子产率对于抑制有机太阳能电池中的非辐射电压损失(ΔVnr)至关重要。
来自北京师范大学和东华大学的学者设计合成了两个骨架相同但端基不同的受体SM16和SM16-R。与SM16-R相比，SM16与聚合物供体PBDB-T共混后具有更好的溶解性、更高的PLQY和更有利的纳米形态。以SM16为第三组分，基于PBDB-T：Y14：SM16的器件的功率转换效率达到17.1%，明显高于基于PBDB-T：Y14和PBDB-T：SM16的器件的功率转换效率。结果表明，基于PBDB-T：Y14：SM16的三值OSC的功率转换效率为17.1%，明显高于基于PBDB-T：Y14和PBDB-T：SM16的二值器件的功率转换效率。这些结果表明，通过端子组工程策略来提高低带隙受体区的PLQY对于降低OSCs的噪声比是非常有效的。相关文章以“High-Effciency Organic Solar Cells with Reduced Nonradiative Voltage Loss Enabled by a Highly Emissive Narrow Bandgap Fused Ring Acceptor”标题发表在Advanced Functional Materials。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202107756
图1.本文中使用的接受器的设计原则。
图2. a)SM16和SM16-RA在稀CB溶液中的归一化吸收光谱；b)作为原始薄膜；c)将薄膜与PBDB-T混合；d)PBDB-T、SM16和SM16-R的能级；e)J-V曲线和f)EQE曲线，并计算优化后OSCs的JSC值。
图3.a)PLQY；b)基于SM16和SM16-R的OSC的电致发光量子效率随注入电流的变化情况以及c)这两种器件的电压损失分析图。
图4.基于a)SM16，b)SM16-R，c)PBDB-T：SM16，以及d)PBDB-T：SM16-R；AFM和TEM图像的FLMS的2D-GIWAXS图案，例如，g)PBDB-T：SM16和f，h)PBDB-T：SM16-R。
图5. a)J-V曲线图，b)EQE曲线，c)电致发光量子效率随注入电流的函数测量，d)Jph-Veff曲线图，以及e)PBDB-T：Y14和PBDB-T：Y14：SM16优化OSC的JSC-Plight曲线图。
综上所述，本文设计并合成了两个具有不同端基的融合环受体SM16和SM16-R。与含有两个二甲基取代端基的SM16-R相比，含有两个三维降冰片烯基改性端基的SM16与PBDB-T共混时具有更大的溶解度、更高的PLQY和更好的形态。基于PBDB-T：SM16的二值OSC的PCE为11.14%，ΔVnr值非常低，为0.145 V。使用SM16作为PBDB-T：Y14系统的第三组分，三元OSCs的PCE值为17.1%，是基于PBDB-T的OSCs的最高值。这些结果表明，使用降冰片基修饰IC端基是一种开发高发射率、窄带隙、高效率OSCs受体的巧妙策略。（文：SSC）
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