1.前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）只需要通过简单的溶液处理技术就可以直接将太阳光转化为电能，并且具有重量轻、灵活性、半透明性和大面积制造等独特优势。在过去二十年中，得益于活性层材料、器件结构和界面工程的快速发展，OSCs取得了巨大的进步，也显示出其大规模商业应用潜力。总体来说，光伏性能、稳定性和成本是OSCs未来商业应用需要认真解决的三个最关键问题。

一般来说，光伏材料的创新对于提高器件光电转换效率（PCE）、稳定性和降低成本起着至关重要的作用。然而，大多数高性能给体和受体材料具有复杂的分子结构和合成路线，从而导致高能耗和高成本，进一步限制了OSCs进一步商业化发展。因此，除了不断寻找高效的光伏材料以提高OSCs的PCE外，还应注意开发一些简便的合成策略，例如简化合成路线，从而降低光伏材料的合成成本，实现效益最大化。

图1.设计思路与合成路线

2.文献简介

一直以来，中科院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队致力于开发高性能、低成本的OSCs光伏材料，例如PTQ10、PTQ11等。近日，该团队进一步与中国科学院大学张占军教授团队、香港中文大学路新慧教授团队展开合作，以低成本的4-溴-2-氟-1-碘苯和4-溴-3-氟-1-碘苯为主要原料，通过简单的合成路线，设计并合成了两种新A-π-D-π-A型小分子给体：SM-BF1和SM-BF2。研究人员通过对氟原子取代位置的调节，深入研究了苯并二噻吩（BDT）单元的苯基共轭侧链的化学位阻效应对最终分子光物理性质、电荷转移和光伏性能的影响。

图2.光伏性能测试

研究结果显示，氟原子在苯基共轭侧链上的取代位置对小分子给体的光伏性能和形态特性有重要影响。与间氟取代的SM-BF2相比，邻氟取代的SM-BF1具有更好的形态和更平衡的电荷载流子传输能力。当与受体Y6匹配时，基于SM-BF1:Y6的OSCs器件PCE高达15.71%，同时短路电流密度为26.64 mA cm–2，开路电压为0.846 V，填充因子为69.7%，而基于SM-BF2:Y6的OSCs器件PCE仅为10.23%。更重要的是，SM-BF1:Y6器件的优值系数（FOM）远高于已报道的具有代表性的小分子给体器件体系，工业优值系数（i-FOM）为0.217，这些结果表明SM-BF1具有良好的商业化应用潜力，同时也为后续开发低成本的给体分子提供了重要指导。