南开大学陈永胜 EES: 19.6%！无添加剂二元器件实现接近20%的效率！

      基于此，复旦大学赵岩、南开大学阚斌、陈永胜等人采用邻醌介导的环芳构化的方法，合成了稠环芳香骨架和相应的电子受体CD-1和CD-2，CD-1和CD-2在单晶中均具有高填充系数的三维互穿网络结构。因此，新设计的受体表现出显著的电子传输能力，如基于CD-2的有机场效应晶体管器件具有高达1.1 cm 2·V^-1·s^-1的高电子迁移率。值得注意的是，引入CD-1的无添加剂二元有机光伏器件表现出19.6%的功率转换效率（PCE），具有良好平衡的开路电压和短路电流密度，相应的基于CD-2的无添加剂二元器件的PCE也达到了19.1%。这些结果不仅强调了新的分子设计策略在开发高性能电子受体方面的潜力，也为实现有机光电器件的高效率提供了有价值的见解。该论文近期以““Head Surgery” of Polycyclic o-Quinones with Cyanated Aromatic Rings towards High Electron Mobility Acceptors Enable 19.6% Additive-Free Binary Organic Solar Cells”为题发表在期刊Energy & Environmental Science 上。

       总之，作者等人利用之前报道的多环邻醌进行环芳构化反应，开发了一系列具有中心t拓宽π共轭骨架的新型电子受体，单晶分析结果表明，CD-1和CD-2都具有紧密的三维互穿网络结构，具有较高的填充系数，保证了其良好的电荷传输性能。由于其较高的堆积系数和较深的LUMO能级，CD-2在单晶和薄膜OFET器件中分别显示出1.1 cm² V^-1 s^-1和0.5 cm² V^-1 s^-1的电子迁移率，这两者都是基于NFA器件的最高数值。而在OSC器件中，CD-1由于其较高的LUMO能级和与聚合物供体D18共混时良好的形貌，在二元器件中获得了19.6%的效率，这也是无添加剂器件的最高记录之一。这项工作为高性能电子受体的设计和合成提供了新的思路，在强调扩展中心单元的重要性的同时，也为此类受体的结构优化和修饰提供了更多的可能性。