基于分子内非共价相互作用的二聚受体设计实现低能量损失高效稳定有机太阳能电池

本研究针对有机太阳能电池(OSC)效率与稳定性瓶颈，通过引入分子内F…S非共价相互作用设计二聚受体DYF-ThC4，将其作为第三组分融入D18:L8-BO体系，形成合金相提升结晶度与电荷传输，实现19.87%的显著光电转换效率(PCE)和0.194 eV的低非辐射能量损失(ΔEnr)，为高效稳定OSC开发提供新策略。

　　

通过精准的分子工程设计，研究人员成功开发出一种名为DYF-ThC4的二聚受体分子。该创新设计的核心是在噻吩连接链相邻的末端苯基单元中引入两个氟原子，从而构建分子内氟-硫(F…S)非共价相互作用。将这一新型受体作为第三组分添加到D18:L8-BO二元体系后，得益于DYF-ThC4与L8-BO相似的分子骨架，两者成功形成合金相，显著提升了三元共混薄膜的结晶性和电荷传输能力。

这一结构优化有效抑制了电荷复合过程，使得非辐射能量损失(ΔE_nr)大幅降低至0.194电子伏特(eV)。此外，DYF-ThC4分子本身具有较低的扩散速率，这有助于抑制分子迁移，维持活性层形态的长期稳定性。

最终，基于D18:L8-BO:DYF-ThC4的器件实现了19.87%的卓越功率转换效率(PCE)，并展现出显著增强的热稳定性。这项研究深刻揭示了在受体分子中引入非共价相互作用策略的有效性，为开发高效、稳定的有机太阳能电池(OSCs)做出了重要贡献。