Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
10.1039/d2ee02107b对称破缺策略在有机光伏材料设计中得到了广泛的应用；然而对ASM-OSCs二维不对称侧链效应的全面研究较少。本文设…
10.1039/d2ee02107b对称破缺策略在有机光伏材料设计中得到了广泛的应用；然而对ASM-OSCs二维不对称侧链效应的全面研究较少。本文设计了一种基于卤素修饰的非对称二维侧链的新构建块用于构建小分子供体，以微调体异质结薄膜和电子性能。与对称的BTR-Cl相比，其不对称的TB-和tb-f基共混物表现出最优的层次形态，具有多尺度域，增强的D/A分子相互作用和单侧链上的界面堆积，以及均匀的垂直相分布。瞬态吸收测量表明，在基于TB-F的器件中实现了增强的激子扩散系数和快速的激子解离过程，使电荷传输的渗透路径更多，抑制了双分子重组，减少了能量无序。因此，在二元ASM-OSCs中记录了17.0%的冠军效率，短路电流密度和填充因子显著增加。本研究阐明了重要的二维侧链对称破缺策略，精确地控制和优化了材料的性能，并为未来ASM-OSCs的更高性能提供了设计灵感。
Introduction
体异质结OSCs具有柔性、半透明、重量轻等多种特点，在柔性便携式设备中具有广阔的应用前景，可作为传统硅太阳能电池的补充。与高分子太阳能电池相比，由小分子供体和小分子受体组成的ASM-OSCs由于其明确定义的分子结构导致的低材料和设备批次间的变化，具有独特的商业化优势。虽然ITIC、IT-4F、Y6、L8-Bo等大量优秀的小分子受体的出现为ASM-OSCs未来性能的发展提供了一条很有前途的途径，但其效率仍远远落后于PSCs。一般来说，这一关键问题反映了缺乏合适的小分子供体和存在未知的结构性质关系，因此应该仔细考虑更好地利用模块化合成来调节电子结构。
幸运的是，通过实证设计A-Π-d-Π-Asmd，最近的研究取得了相当大的进展。这些供体在匹配Y6系列受体时，能够促进混合薄膜中额外的可调混溶性和形貌，从而通过排列良好的能级、抑制复合过程、平衡空穴和电子迁移率以及增加光电流密度行为，提供了一个合理的途径来提高性能。这些smd的结构可调性通过基于三个主要成分的合成策略来说明： (1)具有垂直侧链的供电核， (2)溶解的p桥， (3)吸电子端基（EG）。在这些策略中，具有垂直侧链的供电子核被认为是建立分子内的“推拉效应”和增加溶解度的关键组成部分。芳香拓扑、卤化和取代位点的调制等多种方法探索不同侧链的功能，是提高器件性能的前沿研究热点。其中对称破坏二维侧链策略已广泛应用于高光伏材料的设计，它可以赋予分子一个大的偶极矩，很强的分子间相互作用，并通过整合不同的卤素来控制能级。然而，对称断裂二维侧链策略在小分子供体中很少应用。此外，缺乏不对称结构在分子电子性质、结晶度、相互作用、活性层形态等方面的具体特征的基本了解，这可以加速ASM-OSCs的发展。
设计了两种A-p-D-p-A型SMDsTB和TB-F，与广泛研究的BTR-Cl具有相同的p桥和端基，但BDT核心上是不对称硫苯和苯基侧链。从固态分子堆积、分子内相互作用、共混膜中的混溶性和相分离以及电荷动力学行为等多个角度全面研究了这些具有不对称噻吩/苯基侧链的smd对器件性能的影响。形态学研究表明，在TB-F：L8-Bo混合物中形成了更合适的相分离、多尺度的渗透性网络和均匀的垂直D/A分布。光动力学分析表明，与对称混合材料相比，tb-f基共混物具有较大的激子扩散系数和更快的激子解离过程。理论模拟还观察到不对称smd的堆积距离较短，以及苯基侧链和端基之间的堆积增加，导致更强的D/A相互作用。因此，这些smd被用于制造OSCs，其PCEs从BTR-Cl的15.0%增加到TB的15.8%，TB-F增加到17.0%，这是迄今为止报道的二元ASM-OSCs的最高值。这项工作揭示了一种独特而有效的对称破缺策略，将为进一步的材料设计提供进一步的灵感以调整smd的形态和电子性能，获得更好的性能。
结果与讨论
-
-
电荷产生和激子分离动力学
通过激子-激子湮灭（EEA）方法采用瞬态吸收光谱（TA）初步探测了激子在供体中的扩散长度。以往的研究表明，基于EEA方法的激子存在两个主要的衰减通道，即具有固有激子寿命常数(k)的辐射和非辐射失活，和具有双分子衰减速率系数(λ)的双分子EEA。k和λ值用于计算激子扩散系数(D)，LD可以用方程LD =（D/k）来计算。计算出的BTR-Cl、TB和TB-F的LD值分别为4.23 nm、5.10 nm和5.84 nm，表明在不对称TB和TB-F相中的光诱导激子在有效激子寿命内可以比对称的BTR-Cl对应物扩散到更长的距离，有利于抑制电荷重组，提高Jsc值。
580 nm的早期给体GSB符合双指数函数。快速t1可以赋值给激子在D：A界面上的解离时间，t2表示在体激子解离之前向界面的扩散时间。TBF：L8-Bo共混物界面上的激子从供体转移到界面，激子解离速度更快；对纯受体和三种混合物在800 nm左右选择性激发D：A共混膜中的受体，并检测了空穴转移动力学。跟踪单线态激子在受体处的吸收，不对称smd共混膜中寿命最长，表明存在缓慢的空穴转移。TB-F：L8-Bo薄膜具有最长的极化子寿命（511 ps），表明在相应的器件中双分子复合概率最低。
共混膜的形态学特征和混溶性
采用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）进行了表征。 如图4a，不对称TB和TB-F共混物比BTR-Cl共混物（1.67 nm）具有更高的表面粗糙度，分别为2.19和2.58 nm，表明不对称二维侧链策略具有较强的结晶能力。