通过直接C-H芳基化实现构象固定的中等带隙非融合电子受体，使用非卤化溶剂制备高效有机太阳能电池

《ACS Applied Energy Materials》：Conformationally Locked Medium Bandgap Non-Fused Electron Acceptors via Direct C–H Arylation for Efficient Organic Solar Cells Using Non-Halogenated Solvent

本研究开发了三个简化的非融合环电子受体（NFREAs），通过直接C-H芳基化反应在四步内合成，无危险试剂且产率达49%。分子内O···S和O···H非共价作用增强结构刚性，促进J-聚集，使PM-6:SN-3器件实现11.56%的转换效率、67.09的高FOM和17.26的低合成复杂度。

　　

用于有机太阳能电池（OSCs）的高性能、完全非融合型环状电子受体（NFREAs）的开发常常受到多步骤合成、使用有害试剂以及合成复杂性（SC）较高的限制，这些因素最终降低了它们的性能指标（FOM）。在这项研究中，我们报道了三种简单且成本效益高的NFREAs：SN-1、SN-2和SN-3。它们具有二烷氧基苯核心结构，并通过不同的π-桥接单元（分别是呋喃、噻吩和乙二氧噻吩（EDOT）与六基二氰罗丹宁末端受体基团相连。这些NFREAs仅通过四步直接C–H芳基化反应合成，无需使用任何有害试剂，总产率高达49%。为了提高分子的平面性和电荷传输效率，我们采用了一种分子内非共价相互作用策略来限制π-共轭单元之间的C–C键旋转。值得注意的是，SN-3在核心基团和末端基团之间表现出多个O···S和O···H相互作用，有效增强了分子的刚性并促进了J-聚集现象。结果表明，基于PM-6:SN-3的OSCs实现了11.56%的功率转换效率（PCE）、67.09%的高性能指标（FOM）以及17.26%的低合成复杂性（SC）。相比之下，基于SN-1和SN-2的OSCs的PCE分别为10.26%和6.97%。这些发现强调了非共价相互作用在稳定简单NFREAs构象方面的关键作用，并突显了它们在实现高性能OSCs方面的潜力。