在过去的几年中,基于π共轭小分子(SM-OSC)的有机太阳能电池发展迅速。尽管如此,用于高效SM-OSC的小分子(SM)供体的设计策略仍需进一步改进。卤化是调节其电子性质的有效方法,迄今为止,
氟化已被最广泛地用于有机光伏材料的设计。但是,还没有充分探索掺入其他卤素,尤其是较重的
溴和
碘的光伏材料的可行性和实用性。在此,系统地设计和开发了具有相同的π共轭骨架但具有不同的卤素末端基团(F,Cl,Br和I)的新型SM供体材料家族。此外,讨论了由取代卤素原子的变化引起的结构-性质-功能关系。在这些末端卤代的SM供体中,含I的材料在基于
富勒烯的SM-OSC中显示出极高的光伏性能,无需任何加工添加剂和后处理过程即可显示高达9.2%的功率转换效率。详细的形态学分析表明,以I和Br为代表的较重卤素原子的末端卤化可有效调节
富勒烯受体与共混物的界面自由能,并有助于在活性层中形成精细的互穿网络。这项研究建立了一种