《表2 基于IDTDTP-C2C2-H (F) 、IDTDTP-C6C6-H (F) 和IDTDTP-C12-H (F) 的太阳能电池器件性能参数a》

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《基于二噻吩并吡咯π桥的窄带隙非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用》

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以PBDB-T为给体材料，基于DTP单元的小分子为受体材料制备了器件结构为氧化铟锡（ITO）玻璃/聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT∶PSS）/PBDB-T∶受体/PDINO/Al的有机太阳能电池，其中PDINO（见辅助材料图S26）是由李永舫等[55]发展的电子传输层材料。辅助材料表S1-S4总结了不同条件下的太阳能电池器件性能数据，包括给体/受体比例、活性层厚度、添加剂和后处理条件。基于6种受体的有机太阳能电池的电流密度-电压（J-V）曲线如图4A所示，相应的光伏性能参数汇总在表2中。在无任何添加剂和后处理的条件下，基于PBDB-T∶IDTDTP-C2C2-H的电池器件的PCE为2.04%、基于PBDB-T∶IDTDTP-C6C6-H的电池器件的PCE为2.44%，基于PBDB-T∶IDTDTP-C12-H的电池器件的PCE为0.54%，基于PBDB-T∶IDTDTP-C2C2-F的电池器件的PCE为2.89%，基于PBDB-T∶IDTDTP-C6C6-F的电池器件的PCE为5.41%，基于PBDB-T∶IDTDTP-C12-F的电池器件的PCE为4.51%。当使用1，8-二碘辛烷（DIO）为添加剂或对活性层进行热退火处理，所有共混体系的光伏性能均得到提高。以IDTDTP-C2C2-H、IDTDTP-C6C6-H和IDTDTP-C12-H为受体材料的器件经过优化后，PCE分别为3.13%、3.56%和0.61%。IDTDTP-C12-H光伏性能较差可能是由于空穴和电子传输不平衡以及共混膜形貌较差导致，这部分内容会在下文进行详细讨论。与末端基团为IC的受体分子相比，基于IDTDTP-C2C2-F、IDTDTP-C6C6-F和IDTDTP-C12-F的器件具有更高的Jsc和FF，最终优化后的PCE分别为3.62%、6.94%和4.84%。基于PBDB-T∶IDTDTP-C6C6-F的器件获得了最高的PCE为6.94%，Voc为0.86 V，Jsc为13.56 m A/cm2，FF为59.5%。最优器件的外量子效率（EQE）曲线如图4B所示。基于IDTDTP-C2C2-H、IDTDTP-C6C6-H和IDTDTP-C12-H器件的光电响应范围在300～850 nm；相比之下，基于IDTDTP-C2C2-F、IDTDTP-C6C6-F和IDTDTP-C12-F器件具有更宽的光电响应范围（300～900 nm），这是由于这3个材料具有更低的光学带隙。此外，在整个光谱响应范围内，基于2F-IC受体的器件EQE值均高于基于IC受体的器件。IDTDTP-C6C6-F器件的EQE最大，在640 nm处，EQE值达到52%。IDTDTP-C2C2-H、IDTDTP-C6C6-H、IDTDTP-C12-H、IDTDTP-C2C2-F、IDTDTP-C6C6-F和IDTDTP-C12-F器件通过积分EQE曲线得到的Jsc分别为6.95、6.53、1.41、10.04、13.59和9.50 m A/cm2，与J-V曲线得到的Jsc误差在5%以内。