有机太阳能电池(OSCs)效率进一步突破的一个致命瓶颈是最小化非辐射能量损失(eΔVnr),同时最大化电荷产生。随着高发射性低带隙非富烯受体的发展,高性能给体的设计变得至关重要。国家纳米科学中心Dan Deng等通过将小分子给体的封端烷基链从己基(MPhS -C6)缩短到乙基(MPhS-C2),同时获得了对热退火(TA) 不敏感的聚集和密集堆积。
对热退火(TA) 不敏感的聚集导致小的相分离并抑制TA期间HOMO能级的上移,而密集堆积促进其在无聚集堆积下的有效电荷传输。因此,从MPhS-C6至MPhS-C2 OSCs,ΔVnr从0.242降至0.182 V。
由于几乎不变的高Jsc(26.6mA cm2)和Voc (0.888 V)以及改善的FF,通过添加DIO获得了17.11%的出色PCE,这是ASM OSCs中最小能量损失(0.497 eV)和ΔVnr (0.192 V)的创纪录效率。本文结果强调了潜在的材料设计方向,即同时获得TA不敏感聚集和密集堆积,从而最大限度地提高具有超低ΔVnr的器件性能。