Macrocyclic Encapsulation in a Non‐fused Tetrathiophene Acceptor for Efficient Organic Solar Cells with High Short‐Circuit Current Density

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作者
Shuaishuai Shen,Yu Mi,Yanni Ouyang,Yi Lin,Jingjing Deng,Wenjun Zhang,Jianqi Zhang,Zaifei Ma,Chunfeng Zhang,Jinsheng Song,Zhishan Bo
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (52) 被引量:38
标识
DOI:10.1002/anie.202316495
摘要

Non-fullerene acceptors have shown great promise for organic solar cells (OSCs). However, challenges in achieving high efficiency molecular system with conformational unicity and effective molecular stacking remain. In this study, we present a new design of non-fused tetrathiophene acceptor R4T-1 via employing the encapsulation of tetrathiophene with macrocyclic ring. The single crystal structure analysis reveals that cyclic alkyl side chains can perfectly encapsulate the central part of molecule and generate a conformational stable and planar molecular backbone. Whereas, the control 4T-5 without the encapsulation restriction displays cis- and twisted conformation. As a result, R4T-1 based OSCs achieved an outstanding power conversion efficiency (PCE) exceeding 15.10 % with a high short-circuit current density (Jsc ) of 25.48 mA/cm2 , which is significantly improved by ≈30 % in relative to that of the control. Our findings demonstrate that the macrocyclic encapsulation strategy could assist fully non-fused electron acceptors (FNEAs) to achieve a high photovoltaic performance and pave a new way for FNEAs design.
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