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同时具有高介电常数和良好的有机太阳能电池器件活性层形貌的含有氰基的富勒烯加成物

 

       有机太阳能电池(OPVs)能量转化效率(PCE)低于无机太阳能电池的一个原因是有机半导体材料的介电常数较低(εr)。尽管从理论角度预测高εr在OPVs领域有很大潜力,但是实际上能够证明高εr材料对太阳能电池有效的工作较少。其中主要的原因是高εr与良好的体相异质结器件共混膜形貌之间存在矛盾。本部分工作报道了一系列含有氰基的富勒烯加成物,在保证高εr的同时,保持了良好的给受体共混膜形貌。该系列氰基功能化的受体材料(εr= 4.9)介电常数高于经典的富勒烯受体材料PC61BM(εr= 3.9)。高εr的实现既没有降低电子迁移率也没有改变最低未占有轨道/最高占有轨道能级(LUMO/HOMO)。尽管氰基功能化的受体材料具有较大的极性,但是该类材料仍然能够表现出与经典给体聚合物良好的相容性。该类氰基功能化的受体材料应用于聚合物太阳能电池中展示出良好的活性层形貌,而且器件性能(PCE = 5.55%)出优于PC61BM器件(PCE = 4.56%)。

 Sheng Zhang, Zijian Zhang, Jun Liu*, Lixiang Wang, Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600350.