精细调控分子结构实现全富勒烯有机太阳能电池的高性能PDI衍生物

"通过精细调整分子结构的PDI衍生物用于无富勒烯有机太阳能电池" 这篇研究论文探讨了在无富勒烯有机太阳能电池（OSCs）中如何通过精细调整萘二亚胺（PDI）基小分子（SM）受体的分子结构来提高其性能。PDI衍生物因其独特的电子特性和良好的光吸收能力，已经成为有机光伏材料领域的研究焦点。然而，要实现高性能的PDI基无富勒烯有机太阳能电池，设计一个同时具有扩展的π共轭系统和三维结构的PDI衍生物是至关重要的。 论文中，研究团队成功合成了一种新型PDI基SM受体，该受体通过将PDI单元与spiro核心融合，实现了分子结构的扩展和三维化。这种设计策略旨在增强分子间的堆积效率，改善电荷传输性质，并优化能量级匹配，从而提高光能转换效率。 π共轭系统的扩展可以增加分子的吸光范围，使其能够捕获更广泛的太阳光谱，而三维结构则有助于降低晶体内的能量损失，促进电荷的高效分离和传输。实验结果显示，这种新型PDI衍生物在无富勒烯太阳能电池中的应用表现出了显著的性能提升，可能是因为其优化的分子排列和增强的电荷迁移率。 此外，研究还涉及了合成方法、材料表征以及器件制备的详细过程。通过各种光谱分析（如紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振等）和电化学测试，研究人员验证了新分子的结构和电荷传输特性。器件性能评估包括开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）、填充因子（FF）和光电转换效率（PCE），这些参数的优化直接反映了新材料的优势。 这项工作展示了通过精细调控分子结构来改进无富勒烯有机太阳能电池性能的可能性，为未来设计高性能的有机光伏材料提供了新的思路。这不仅有助于推动有机太阳能电池技术的进步，也为环境友好型、成本效益高的可再生能源解决方案提供了潜在途径。