Izjemen napredek organskih sončnih celic (OSC) je bil v zadnjih nekaj letih dosežen z uporabo nefulerenskih sprejemnikov elektronov (NFA). V primerjavi s sprejemniki derivata fulerena imajo NFA številne prednosti, vključno s prilagodljivimi energijskimi nivoji, širokim spektrom absorpcije, močno absorpcijsko sposobnostjo svetlobe ter visoko mobilnostjo nosilcev.
Za nadaljnje izboljšanje učinkovitosti nefulerenskih OSC so v kemijsko strukturo NFA vključeni atomi fluora (F) ali klora (Cl) kot učinkovit pristop za modulacijo ravni HOMO in LUMO. Z majhnim Van der Waals polmerom in veliko elektronegativnostjo atom F izboljša molekularno planarnost in težnjo NFA za agregacijo ter poveča njihovo kristalizacijsko sposobnost.
Vendar nagnjenost fluoriranih NFA k samoorganiziranju v kristale običajno vodi do pretiranega ločevanja faz, za kar je bilo ugotovljeno, da poveča hrapavost površine filma, poveča rekombinacijo naboja na priključku elektrode in kar je še pomembneje, zmanjša število heterospojnih vmesnikov v znotraj fotoaktivnega sloja. Vsi ti učinki pa vodijo do zmanjšane energetske učinkovitosti.
Pred kratkim je skupina profesorja Tao Wanga na Univerzi za tehnologijo v Wuhanu pokazala učinkovit pristop k nastavitvi molekularne organizacije fluoriranega NFA (INPIC-4F) in njegove fazne ločitve z darovalcem PBDB-T s spreminjanjem topila za ulivanje (CB, CF in njihove mešanice). Ko so kot topilo za ulivanje uporabili topilo CB z visokim vreliščem, je INPIC-4F oblikoval lamelne kristale, ki so nadalje prerasli v sferulite v mikronskem merilu, kar je povzročilo nizko PCE, ki je bila le 8,1%. Ko so uporabili topilo CF z nizkim vreliščem, je bila kristalizacija INPIC-4F onemogočena in je nizka struktura razporeditve pripeljala do zmernega PCE 11,4%. Z uporabo binarne mešanice topil (CB: CF = 1,5: 1, v / v) se je učinkovitost PBDB-T: INPIC-4F ne-fulerenskih OSC izboljšala na 13,1%. Ti rezultati kažejo na velike obete glede strategije uporabe binarnega topila pri nadzoru molekularnega reda in morfologije nanosov za izdelavo visoko učinkovitih nefulerenskih sončnih celic.
Vir: Science China Press
