有机太阳能受体材料——富勒烯VS非富勒烯-百灵威

有机太阳能电池（OSCs）因其制造工艺简单、制备成本低、可做成大面积柔性器件等优点在太阳能电池领域享有巨大的市场和关注度。

当前，受体材料的选择是制约OSCs发展的关键因素，电池稳定性和光电转换效率（PCE）的提高依赖于高性能受体材料。受体材料主要包括富勒烯衍生物和小分子非富勒烯（NFAs）两类。

富勒烯及其衍生物

富勒烯是不同数目非平面五元环和六元环构成的封闭式的笼状分子的统称。作为属于缺电子烯，富勒烯的三维共轭电子结构使其具有良好得电子能力和光电传输性能。富勒烯衍生物能够实现各向同性电荷传输，电子迁移率高，且球型结构利于相分离，PCBM系列、ICBC系列是太阳能电池研究的热门受体材料。
富勒烯

品名	规格	货号
Fullerene C60, 99.5% 富勒烯 C60	99685-96-8	371111
Fullerene C70, 98% 富勒烯 C70	115383-22-7	954069
Fullerene C70, 99% 富勒烯 C70	115383-22-7	112059

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富勒烯衍生物

品名	CAS	货号
4-(1',5'-Dihydro-1'-methyl-2'H-[5,6]fullereno-C60-IH-[1,9-c]pyrrol-2'-yl)benzoic acid, 99% 4-(1',5'-二氢-1'-甲基-2'H-[5,6] 富勒烯-C60-Ih-[1,9-c]吡咯-2'-基)苯甲酸	631918-72-4	1769702
C60-N 碳60	1642798-29-5	OS0295
ICBA, 99% ICBA富勒烯衍生物	1207461-57-1	924666
Methyl [6,6]-phenyl-C61-butyrate, 99.5%, for perovskite solar cell [6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯	160848-22-6	789343

非富勒烯（NFAs）

NFAs由缺电子单元和富电子单元组成，利用这些单元间的相互作用可实现受体材料能级及薄膜形态调节，并拓宽光的吸收。随着研究者在分子和聚集体尺度上对新型有机半导体材料微纳形貌调控理解的加深，小分子NFAs逐渐成为有机光伏太阳能器件的新主流受体。
目前效率较高的NFAs通常采用受体-给体-受体（acceptor-dornor-acceptor, A-D-A）型的分子结构，通过调节其结构和能级能有效提升PCE。一般可采用调整稠环给电子核、连接各种侧链、插入π桥、引入给电子端基等方法优化A-D-A型小分子以构建高性能NFA。

品名	CAS	货号
ITIC-F, 99% ITIC-F受体	2097998-59-7	2573655
ITIC, 99% ITIC受体	1664293-06-4	2081577
2,2'-((2Z,2'Z)-((4,4,9,9-Tetrahexyl-4,9-dihydro-s-indaceno[1,2-b:5,6-b']dithiophene-2,7-diyl)bis(methanylylidene))bis(3-oxo-2,3-dihydro-1H-indene-2,1-diylidene))dimalononitrile, 98% 2,2'-((2Z,2'Z)-((4,4,9,9-四己-4,9-二氢-s-苯并二茚并[1,2-b:5,6-b']二(亚甲基亚基))二(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))二丙二腈	1883441-92-6	2577514

醌式非富勒烯受体材料能够通过醌式共振效应有效拓展光谱吸收，降低重组能，实现更低能量损失。此类材料可用构建多级次三元活性层形貌，加工高性能多功能半透明光伏器件或叠层器件，提高器件的重要性能。

品名	CAS	货号
ATT-9, 99% ATT-9	/	9254227
AQx-3, 99% AQx-3	2409490-42-0	9254215
NITI, 99% NITI	2332890-17-0	9254213

ATT-9

9254227, ATT-9, 99%

用于加工高性能多功能半透明光伏器件（ST-OPV）或叠层器件。

具有ST-OPV的最佳带隙；
通过醌式共振效应有效拓展光谱吸收，首次突破记录实现了30 mA cm⁻²的短路电流密度和13.40%的功率转换效率(基于非富勒烯受体的带隙小于1.2eV的设备中的最高值)；
在不进行光学调制的情况下，光利用率高达3.33%。^[1]

AQx

9254215, AQx-3, 99%

AQx通过醌式共振效应有效地降低重组能，实现低的能量损失。

开路电压（Voc）和短路电流密度（Jsc）之间的权衡已成为当前有机光伏研究的核心，实现能保证有效电荷产生的最小能量偏移是高性能系统的迫切要求。

使用大带隙聚合物供体PM6和包含两个结构相似的非富勒烯受体（Y6和AQx）的小带隙合金受体的三元太阳能电池，功率转换效率超过18%。^[2]

NITI

a: NITI（9254213, NITI, 99%）分子结构；
b: NITI优化的分子模型（2-乙基己基简化为甲基）

NITI可用于构建多级次三元活性层形貌。

与轴对称的碳桥联联苯12π-电子芴相比，NITI利用中心对称碳桥联E-二苯乙烯（茚并茚：14π电子和两个sp³碳桥大π共轭）为主核，可增加电子结构和膜形态的可调性。NITI可与富勒烯受体匹配用于构筑三元多级次形貌，实现光电过程的精细分工和效率的大幅提升（>50%）。^[3]

参考文献

Wuyue Liu, Shaoming Sun, Shengjie Xu, Hao Zhang, Yingqi Zheng, Zhixiang Wei, Xiaozhang Zhu, Adv. Mater., 2022, 34, 2200337.
Feng Liu, Liang Zhou, Wenrui Liu, Zichun Zhou, Qihui Yue, Wenyu Zheng, Ri Sun, Wuyue Liu, Shengjie Xu, Haijun Fan, Liheng Feng, Yuanping Yi, Wenkai Zhang, Xiaozhang Zhu, Adv. Mater., 2021, 33, 2100830.
Zichun Zhou, Shengjie Xu, Jingnan Song, Yingzhi Jin, Qihui Yue, Yuhao Qian, Feng Liu, Fengling Zhang, Xiaozhang Zhu, Nat. Energy 2018, 3, 952.