基于苯并二噻吩中心单元侧链连接的小分子二聚体给体实现高效稳定的全巨型分子太阳能电池

《Science China-Chemistry》：A small molecule donor dimer interconnected by a benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene central unit side chain enables highly efficient and thermally stable all-giant-molecule solar cells

为解决结构明确的小分子相变温度（Tpt）低导致全小分子（all-SM）体系热稳定性受限的问题，研究人员设计并合成了一种通过苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩中心单元侧链连接的二聚体给体DM-2Cl，与巨型分子受体BDY-β构建了具有更高固态Tpt的全巨型分子（all-GM）体系。该体系在持续热退火条件下表现出优异的形貌稳定性，二元all-GM体系实现了15.56%的光电转换效率（PCE），引入Se-giant-2F后进一步提升至16.24%，为开发高效稳定的全巨型分子太阳能电池提供了新策略。

　　

结构明确的小分子因其较低的相变温度（T_pt），在全小分子（all-SM）体系中面临热稳定性的本质挑战。为突破这一局限，科研团队巧妙设计并合成了一种新型二聚体给体DM-2Cl，其通过苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩（BDT）中心单元侧链进行桥接，并与巨型分子受体BDY-β结合，构建出概念性的全巨型分子（all-GM）体系，该体系具有显著提升的固态相变温度。在持续热退火条件下，DM-2Cl:BDY-β体系有效抑制了活性层形貌的演化，展现出优于BDT-1S1Cl:Y6参照体系的热稳定性。更关键的是，优化的共混形貌与改善的电荷传输/提取特性，使二元all-GM体系获得了15.56%的光电转换效率（PCE），而当引入另一种巨型分子受体Se-giant-2F后，效率进一步提升至16.24%。这项工作为设计二聚体给体开辟了新途径，引入了兼具高效率与优异热稳定性的全巨型分子太阳能电池新体系。