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Molecular Engineering of Highly Efficient Small Molecule Nonfullerene Acceptor for Organic Solar Cells

机译：用于有机太阳能电池的高效小分子非富勒烯受体的分子工程

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A new molecularly engineered nonfullerene acceptor, 2,2'-(5,5'-(9,9-didecyl-9H-fluorene-2,7-diyl) bis(benzo[c][1,2,5] thiadiazole7,4-diyl) bis(methanylylidene)) bis(3-hexyl-1,4-oxothiazolidine-5,2-diylidene)) dimalononitrile (BAF-4CN), with fluorene as the core and arms of dicyanon- hexylrhodanine terminated benzothiadiazole is synthesized and used as an electron acceptor in bulk heterojunction organic solar cells. BAF-4CN shows a stronger and broader absorption with a high molar extinction coefficient of 7.8 x 10(4) m(-1) cm(-1) at the peak position (498 nm). In the thin film, the molecule shows a redshift around 17 nm. The photoluminescence experiments confirm the excellent electron accepting nature of BAF-4CN with a Stern-Volmer coefficient (K-sv) of 1.1 x 10(5) m(-1). From the electrochemical studies, the highest occupied molecular orbital and lowest unoccupied molecular orbital energy levels of BAF-4CN are estimated to be -5.71 and -3.55 eV, respectively, which is in good synchronization with low bandgap polymer donors. Using BAF-4CN as an electron acceptor in a poly[(5,6-difluoro-2,1,3-benzothiadiazol-4,7-diyl)-alt-(3,3'''-di(2-octyldodecyl) 2,2; 5', 2 ''; 5 '', 2'''-quaterthiophen-5,5'''-diyl)] based bulk-heterojunction solar cell, a maximum power conversion efficiency of 8.4% with short-circuit current values of 15.52 mA cm(-2), a fill factor of 70.7%, and external quantum efficiency of about 84% covering a broad range of wavelength is achieved.
机译：一种新的分子工程化的非富勒烯受体2,2'-（5,5'-（9,9-二癸基-9H-芴-2,7-二基）双（苯并[c] [1,2,5]噻二唑7，合成了以芴为核心，以二氰基-己基若丹宁为末端的苯并噻二唑的4-二基）双（甲基亚甲基）双（3-己基-1,4-氧噻唑烷-5,2-二亚甲基））二丙二腈（BAF-4CN）。并用作整体异质结有机太阳能电池的电子受体。 BAF-4CN在峰位置（498 nm）处显示出更强和更宽的吸收率，并具有7.8 x 10（4）m（-1）cm（-1）的高摩尔消光系数。在薄膜中，分子显示出约17 nm的红移。光致发光实验证实了BAF-4CN的出色电子接受特性，其斯特恩-沃尔默系数（K-sv）为1.1 x 10（5）m（-1）。根据电化学研究，BAF-4CN的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道能级分别估计为-5.71和-3.55 eV，这与低带隙聚合物供体具有良好的同步性。在聚[（5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基）-alt-（3,3'''-二（2-辛基十二烷基）中使用BAF-4CN作为电子受体2,2; 5'，2''; 5''，2'''-四噻吩-5,5'''-二基）]基体-异质结太阳能电池，在短时最大功率转换效率为8.4％电路电流值为15.52 mA cm（-2），填充系数为70.7％，外部量子效率约为84％，涵盖了广泛的波长范围。

著录项

  • 来源
    《Advanced Functional Materials》 |2017年第2期|1603820.1-1603820.9|共9页
  • 作者

    Suman; Gupta Vinay; Bagui Anirban; Singh Surya Prakash;

  • 作者单位

    Indian Inst Chem Technol, CSIR, Inorgan & Phys Chem Div, Hyderabad 500007, Andhra Pradesh, India|Acad Sci & Innovat Res AcSIR, New Delhi 110025, India;

    Natl Phys Lab, CSIR, Organ & Hybrid Solar Cell Grp, Dr KS Krishnan Marg, New Delhi 110012, India;

    Indian Inst Chem Technol, CSIR, Inorgan & Phys Chem Div, Hyderabad 500007, Andhra Pradesh, India;

    Indian Inst Chem Technol, CSIR, Inorgan & Phys Chem Div, Hyderabad 500007, Andhra Pradesh, India|Acad Sci & Innovat Res AcSIR, New Delhi 110025, India;

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