Effect of Branching Proportion of Outer Alkyl‐Chains on Encapsulation Effect and Charge Transport of A‐DA′D‐A Type Small Molecule Acceptors

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作者
Yufei Gong,Xiaojun Li,Rongkun Zhou,Yuechen Li,Yuechen Li,Shucheng Qin,Jinyuan Zhang,Lei Meng,Jianqi Zhang,Tongling Liang,Zilong Zheng,Yongfang Li,Yongfang Li
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (19): e72692-e72692 被引量:17
标识
DOI:10.1002/adma.72692
摘要

The rapid development of organic solar cells (OSCs) is closely linked to advances in active layer photovoltaic materials, particularly A-DA'D-A type small molecule acceptors (SMAs). Despite extensive studies on SMAs, certain critical factors governing their molecular properties remain insufficiently explored. Here, we identify a previously overlooked alkyl-chain encapsulation effect in SMAs, where the conjugated backbone is partially encapsulated by surrounding alkyl-chains, thereby hindering intermolecular π-π interactions and fragmenting conductive networks. To mitigate this effect, we propose a strategy of altering the molecular stacking mode through precise control of the branching proportion of the outer alkyl-chains. Systematic investigations reveal that non-branched outer alkyl-chains lead to a pronounced encapsulation effect, whereas high branching proportion enlarges intermolecular distances, impairs electronic coupling, and induces blue-shifted absorption. In contrast, a moderate branching proportion effectively suppresses the encapsulation effect without significantly compromising intermolecular electronic coupling, enabling more coherent conductive networks and enhanced electron mobility. Consequently, the optimized SMA BT15-F delivers a power conversion efficiency of 20.53% in binary OSCs, ranking among the highest values reported for binary OSCs. This work establishes suppression of the alkyl-chain encapsulation effect as a key consideration in SMA molecular design and highlights the importance of alkyl-chain structure-property relationships for high-performance OSCs.
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