分会

第二十六分会：有机光伏材料与器件

摘要

聚合物太阳电池因其质轻，柔性，可溶液加工大面积制备而受到大家的广泛关注。近年来，以Y6为代表的近红外（NIR）电子受体已经带领有机光伏能量转换效率突破17%并且有望得到进一步的提升。尽管近红外电子受体在拓宽光电响应方面取得了令人鼓舞的进展，但受限于传统稠环电子受体繁琐的关环合成步骤，如何获取简单高效的NIR材料仍然是学界关注的重点。在这项工作中，我们设计合成了三个简单的NIR受体，其吸收波长达1000 nm，它们具有类似的并二噻吩核，所不同的是中间桥连的杂原子，它们分别是碳原子（C）的W1，硅原子（Si）的W2和氮原子（N）的W3，如图1a所示。令人意外的是，对于这三个简单的受体而言，仅一个原子的变化会导致光电性能和固体堆积方面的巨大差异。这些电子受体非常简单，尤其是W1，当与PTB7-Th聚合物共混时，可以实现非常高效的有机光伏（OPV）以及敏感的有机光电探测器（OPD），如图1b和1c，表1所示。值得注意的是，在具有超过950 nm吸收的代表性NIR受体中，当把材料光电性能与及其合成复杂度一起考虑时（品质因数=效率/合成复杂度），W1具有最佳的品质因数之一。结果，基于PTB7-Th:W1的OPD实现了快速的时间响应，1.70 × 10-11 W∙cm-2的超低光强度检测和在830 nm处的4.28 × 1012 cm∙Hz-1/2∙W-1高比检测率，代表着最高灵敏的自供能OPD之一，并且接近商用宽带隙硅探测器。这些简单的结构材料为进一步应用近红外电子受体提供了潜在的例子。

关键词

有机光伏;有机光探测器;电子受体;近红外吸收

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