受能隙定律的限制，最先进的有机太阳能电池(OSCs)具有相对较低的开路电压(VOC：0.8-0.9 V)，因为非辐射能量损失大。此外，VOC与外部量子效率(EQE)之间的权衡关系更为显著;当VOCs > 1.0 V时，OSCs的功率转换效率(PCE)仍< 15%。在此，我们仔细地考虑了非富勒烯受体(NFA)的电子性质和聚集行为，然后通过在共轭主链上同时引入烷氧基和苯基取代的烷基链，精心设计了一种新的NFA (Z19)。Z19具有低色移吸收光谱和高LUMO能级。此外，Z19呈现出有序的二维填充模式，与聚合物供体D18具有良好的混相性。该共混膜具有适宜的结晶度和良好的相分离性，分子取向以面对为主，有利于电荷输运。因此，D18:Z19二元器件的PCE为19.2%(认证为18.8%)，VOC为1.002 V, EQEmax为91.4%，远高于基于Y6-20的器件(PCE = 4.85%)。(后者是迄今为止VOCs > 1.0 v的OSCs报告的最高PCE)此外，基于Z19的器件(0.200 eV)和基于Y6-20的器件(0.155 eV)的非辐射能量损失远低于基于Y6的器件(0.239 eV)。有迹象表明，考虑到能隙定律，这种NFA有机半导体的设计可以促进OSCs的新突破。
文献来源:
https://doi.org/10.1002/adma.202312101
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