基于苯并三氮唑π-桥单元协同高效率和低能量损失的全小分子有机太阳电池

降低电压损失(Vloss)是有机光伏电池未来商业化应用面临的关键挑战之一.Vloss一般由活性层材料的光学带隙和器件的开路电压(Voc)之差定义,而Voc则由给受体之间的最低未占据分子轨(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)之间的能级差决定.本文通过引入苯并三唑(BTz)π-桥单元,利用末端调控策略合成了两种A-π-D-π-A型小分子给体SM-BTz-1和SM-BTz-2.结果显示,BTz π-桥单位显著降低了小分子给体的HOMO能级,使其具有较高的Voc和载流子迁移率,实现了高效率与低能量损失(小于0.5 eV)之间的平衡.最终,以SM-BTz-2为给体,Y6为受体的全小分子有机太阳能电池Voc为0.91 V,短路电流密度(Jsc)为22.8 mA cm-2,填充因子为68％,能量转化效率为14.12％.此外,该工作也进一步说明了苯并三唑π-桥单元是提高载流子迁移率,降低能量损失的有效构建单元.