姑苏纳米所等经过分子结构优化结合外表钝化取得高效稳定非富勒烯

当时，高功率的有机太阳能电池多根据非富勒烯受体。跟着研讨深化，新的非富勒烯受体分子被不断规划组成，相应的器材功率也在进步。而器材的稳定性没有到达商业化要求。已有研讨报导了非富勒烯受体分子结构与器材功率之间的联系，而重视非富勒烯受体分子结构与器材稳定性之间联系的作业相对较少。探求受体分子结构与器材稳定性之间的联系，可为后续规划组成高稳定性受体分子供给思路，具有重要意义。

中国科学院姑苏纳米技术与纳米仿生研讨所印刷薄膜光伏试验室项目研讨员骆群、研讨员马昌期，联合北京师范大学副教授谭雄伟团队，探求非富勒烯受体分子结构与器材稳定性之间的联系。前期研讨（Sol. RRL, 2021, 5, 2000638）提醒了ZnO在光照下会发生羟基自由基，进一步，羟基自由基与非富勒烯受体发生界面反响导致受体分子的端基和稠环核衔接的C=C发生开裂的器材失效机理。

在前期研讨的基础上，科研人员分析受体分子的结构对器材稳定性的影响。研讨选取不同分子结构的四种非富勒烯分子作为受体，比较了根据四种受体器材的稳定性。成果表明，受体器材稳定性规则为IT-4F>Y6≈N3>ITIC。进一步的光谱分析成果表明，四种受体的光降解速率与其对应的器材的衰减速率体现共同。这表明受体的光降解速率是决议器材衰减速率的要害因素，而受体分子中端基卤素替代以及内核的β-烷基是影响其光降解速率及器材衰减速率差异的要害。DFT理论核算成果表明，端基F元素的润饰使端基和稠环核衔接的C=C键合能下降，导致其更易与羟基自由基发生反响。此外，F原子与ZnO外表氧空位和羟基的吸附能更强，致使外表的羟基更易离去，然后发生更多的羟基自由基损坏受体，因此受体端基含F原子使衰减加速。而β-位烷基链能与环外双键中的氢原子发生长途效果构成“原子笼”，然后阻挠ZnO外表发生的羟基自由基对C=C进攻，然后进步非富勒烯受体资料的稳定性。根据试验和理论核算的成果，研讨挑选β-位具有更大烷基链的非富勒烯小分子L8-BO作为受体资料，结合ZnO外表的界面润饰，取得能量转化功率超越17%的有机太阳能电池，且该电池具有杰出的稳定性，其T80和Ts80别离到达5140和6170小时。

该研讨为后续开发高稳定性非富勒烯受体分子供给了思路。相关研讨成果在线宣布在Advanced Science上。

姑苏纳米所等经过分子结构优化结合外表钝化取得高效稳定非富勒烯太阳能电池

四种受体分子结构及器材结构

DFT核算分子构象及Y6分子的二维核磁谱