A Noncovalently Fused‐Ring Asymmetric Electron Acceptor Enables Efficient Organic Solar Cells

化学 有机太阳能电池 共轭体系 能量转换效率 接受者 戒指(化学) 聚合物太阳能电池 侧链 电子受体 噻吩 光化学 聚合物 光电子学 有机化学 材料科学 物理 凝聚态物理
作者
Ji Lin,Qing Guo,Qi Liu,Junfang Lv,Haiyan Liang,Yang Wang,Lei Zhu,Feng Liu,Xia Guo,Maojie Zhang
出处
期刊:Chinese Journal of Chemistry [Wiley]
卷期号:39 (10): 2685-2691 被引量:27
标识
DOI:10.1002/cjoc.202100323
摘要

Main observation and conclusion Recently, the asymmetric nonfullerene acceptors (NFAs) with acceptor‐donor‐acceptor (A‐D‐A) structure have been developed rapidly, especially for the modification of asymmetric core, asymmetric side chains and asymmetric end groups. In this work, a novel asymmetric A‐D‐π‐A type NFA with a noncovalently fused‐ring core named PIST‐4F is synthesized, containing an indacenodithieno[3,2‐b]dithiophene (IDT), two strong electron‐withdrawing end groups and an alkylthio‐substituted thiophene π‐bridge. Benefiting from the S···S noncovalent interaction between the sulfur atom on π‐bridge and the adjacent thiophene in IDT, the PIST‐4F presents nearly planar geometry and extended conjugated area, resulting in the optimized electronic properties, charge transport, and film morphology compared to the symmetric NFA PI‐4F. As a result, PM6:PIST‐4F‐based devices achieve a higher power conversion efficiency (PCE) of 13.8%, while the PM6:PI‐4F‐based devices only show a PCE of 7.1%. Notably, the PM6:PIST‐4F‐based devices processed with nonhalogen solvent toluene exhibit an excellent PCE as high as 13.1%. These results indicate that PIST‐4F is an effective acceptor for high‐efficiency organic solar cells.

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