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Asymmetric and Halogenated Fused-Ring Electron Acceptor for Efficient Organic Solar Cells

机译：高效有机太阳能电池的不对称和卤化熔环电子受体

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Fused-ring non-fullerene electron acceptors (NFAs) boost the power conversion efficiencies (PCEs) of organic solar cells (OSCs). Asymmetric and halogenated NFAs have drawn increasing attention in recent years due to their unique optoelectronic properties. Starting from the symmetric NFA ITCC-M, this work systematically designs and synthesizes an asymmetric counterpart ITCC-M-2F, halogenated counterpart ITCC-Cl, and asymmetric and halogenated counterpart IDTT-Cl-2F. Among these NFAs, IDTT-Cl-2F shows the shallowest lowest unoccupied molecular orbital energy level, broader absorption range, and the tightest molecular packing. As a result, when blended with the donor PBDB-T-2Cl, IDTT-Cl-2F-based OSCs yield the highest PCE of 13.3% with an open-circuit voltage of 0.96 V, short-circuit current of 19.20 mA cm(-2), and fill factor of 71.1%, which is the highest PCE of OSCs employing 2-(2-chloro-6-oxo-5,6-dihydro-4H-cyclopenta[b]thiophen-4-ylidene) malononitrile (ClIC) unit terminated NFA. The results demonstrate the synergistic effect of asymmetry and halogenation toward tuning of the optoelectronic properties of NFAs for high performance OSCs.
机译：融合环非富勒烯电子受体（NFAS）促进有机太阳能电池（OSC）的电力转换效率（PCE）。由于其独特的光电性能，近年来，不对称和卤化NFA已经增加了越来越多的关注。从对称NFA ITCC-M开始，这项工作系统地设计和合成非对称对应物ITCC-M-2F，卤化对应物ITCC-CL和不对称和卤化对应物IDTT-CL-2F。在这些NFAS中，IDTT-CL-2F显示最低的未占用分子轨道能级，更广泛的吸收范围和最紧密的分子包装。结果，当与供体PBDB-T-2CL混合时，IDTT-CL-2F基OSC产生的最高PCE为13.3％，开路电压为0.96 V，短路电流为19.20 mA cm（ - 2），填充因子为71.1％，这是oscs的最高PCE，使用2-（2-氯-6-氧代-5,6-二氢-4H-Cyclopenta [b]噻吩-4- ylidene）丙二腈（Clic ）单位终止NFA。结果证明了不对称和卤化对高性能OSC的NFAS光电性能调节的协同效应。

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