Effect of Steric Hindrance at the Anthracene Core on the Photovoltaic Performance of Simple Nonfused Ring Electron Acceptors

位阻效应 接受者 材料科学 电子受体 溶解度 有机太阳能电池 能量转换效率 极性效应 戒指(化学) 光化学 聚合物 化学 有机化学 光电子学 复合材料 物理 凝聚态物理
作者
Rui Zheng,Cai’e Zhang,Andong Zhang,Jingwei Xue,Xinjun Xu,Yahui Liu,Chun‐Jen Su,Wei Ma,Chuluo Yang,Zhishan Bo
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (3): 4275-4283 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acsami.2c22292
摘要

Solving the contradiction between good solubility and dense packing is a challenge in designing high-performance nonfullerene acceptors. Herein, two simple nonfused ring electron acceptors (o-AT-2Cl and m-AT-2Cl) carrying ortho- or meta-substituted hexyloxy side chains can be facilely synthesized in only three steps. The two ortho-substituted phenyl side chains in o-AT-2Cl cannot freely rotate due to a big steric hindrance, which endows the acceptor with good solubility. Moreover, o-AT-2Cl displays a more ordered packing than m-AT-2Cl as revealed by the absorption measurement. When blended with polymer donor D18 for the fabrication of organic solar cells (OSCs), o-AT-2Cl-based devices exhibit a favorable morphology, more efficient exciton dissociation, and better charge transport. Consequently, the optimal OSCs based on D18:o-AT-2Cl exhibit a power conversion efficiency (PCE) of 12.8%, which is significantly higher than the moderate PCE (7.66%) for D18:m-AT-2Cl-based devices. Remarkably, o-AT-2Cl shows a higher figure-of-merit value compared with classic high-efficiency fused ring electron acceptors. As a result, our research succeeds in obtaining nonfused ring acceptors with cost-effective photovoltaic performance and provides a valuable experience for simultaneously improving solubility as well as ensuring ordered packing of acceptors through regulating the steric hindrance via changing the position of substituents.

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