Abstract The highly planar molecular structure is conducive to electron delocalization, thus facilitating efficient charge transport. A new thiophene terminal‐linked dimerized small‐molecular acceptor (DSMA), DTY‐2Cl, is synthesized, which achieves high planarity with a bithiophene linkage. The results of theoretical calculation and single crystal analysis of regional configuration demonstrate that the twisting angle between the bithiophene binding unit of DTY‐2Cl is almost zero. Devices based on DTY‐2Cl:D18 show an outstanding photoelectric performance with a power conversion efficiency (PCE) of 18.06% and excellent device stability. It is worth noting that DTY‐2Cl exhibits a redshifted absorption of up to 840 nm, which is rare among DSMAs, and DTY‐2Cl‐based devices obtain a V OC of 0.913 V, thus achieving a win‐win situation of redshifted absorption and high V OC . These results indicate that using bithiophene instead of biphenyl to optimize the planarity of oligomer acceptors is an effective strategy and provide a new idea for the improvement of subsequent materials.

Open AccessCCS ChemistryRESEARCH ARTICLES30 Jun 2024Molecular Skeletons Modification Induces Distinctive Aggregation Behaviors and Boosts the Efficiency Over 19% in Organic Solar Cells Hanjian Lai, Xue Lai, Yongwen Lang, Yongmin Luo, Liang Han, Yulin Zhu, Shilong Xiong, Xiangyu Shen, Yafei Ding, jiaying Wu, Gang Li and Feng He Hanjian Lai , Xue Lai , Yongwen Lang , Yongmin Luo , Liang Han , Yulin Zhu , Shilong Xiong , Xiangyu Shen , Yafei Ding , jiaying Wu , Gang Li and Feng He https://doi.org/10.31635/ccschem.024.202404482 SectionsSupplemental MaterialAboutPDF ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack Citations ShareFacebookTwitterLinked InEmail Understanding the molecular packing arrangement and aggregation behaviors of organic semiconductor materials is crucial in comprehending their unique properties, particularly in complex structures required for solution processing in organic photovoltaics. However, there has been limited focus on studying the diverse self-assembly behaviors induced by varying molecular skeletons. To address this issue, we designed and synthesized i-9R4Cl, i-7R4Cl, and 7R4Cl with nine- and seven-membered ring backbones, respectively. The single crystal structures revealed a standard H-type aggregate in i-9R4Cl, which is rare fully face-to-face packing in non-fullerene acceptors (NFAs). Conversely, i-7R4Cl exhibited a typical J-type aggregate, while 7R4Cl demonstrated a synergistic H/J-type aggregate as conventional Y-series acceptors. Moreover, it reveals a unique 3D network packing structures dominated by H-aggregation in i-9R4Cl, a linear packing structure in i-7R4Cl, and an elliptical 3D network packing structure in 7R4Cl. The GIWAXS tests confirmed that the packing arrangement in crystal structures was preserved in the film state. Despite i-9R4Cl's favorable properties in stacking, it achieved a lower power conversion efficiency (PCE) of 1.97% compared to the other two acceptors, which should be attributed to poor exciton separation and carrier recombination induced by the morphology of aggregation regulation. Surprisingly, the electron paramagnetic resonance indicates that i-9R4Cl possesses radical properties, when introduced as the third component in the PBDB-TF: BTIC-C9-4Cl based devices, it led to an enhancement in PCE from 18.42% to 19.08%, making it one of the highest efficiencies based on the BTIC-C9-4Cl system. It underscores how even subtle changes in molecular structure can significantly impact material properties. Our work aims to control the aggregation states of molecules, transitioning from standard H-type to J-type and to synergistic H/J-type aggregates, subsequently investigate the corresponding relationship between aggregation states, material properties, and devices performance. This is critical for designing new acceptor materials to overcome the bottlenecks in efficiency. Download figure Download PowerPoint Previous articleNext article FiguresReferencesRelatedDetails Issue AssignmentNot Yet AssignedSupporting Information Copyright & Permissions© 2024 Chinese Chemical Society Downloaded 0 times PDF downloadLoading ...

Abstract End group modification is a crucial strategy for fine‐tuning non‐fullerene acceptors in organic solar cells (OSCs). Extending the conjugation of end groups enhances electron delocalization, promotes tighter intermolecular stacking, and improves crystallinity and spectral absorption. In this study, a series of isomeric dimer acceptors with conjugation‐extended end groups is synthesized to investigate how the position of end group extension affects the performance of dimers. Using a one‐pot Still coupling method, three dimers with inner end group extensions are efficiently synthesized, significantly reducing synthesis time and cost. Among these, the device based on dBSeIC‐ɛNIC exhibited a higher power conversion efficiency (PCE) compared to the dBSeIC‐γIC device, which lacks conjugated extension. Building on this, the connection site of the inner end group is optimized and extended the conjugation from the outer end group. As a result, the Q‐PHJ device using dBSeNIC‐γIC/PBQx‐H‐TF achieved a maximum PCE of 17.68%, largely due to a notable increase in fill factor (FF). The study reveals the critical impact of end group conjugation extension on dimer acceptor performance and underscores the importance of selecting the optimal connection site for enhancing OSC efficiency.

Abstract Capacitive flexible pressure sensors have excellent sensing characteristics such as ductility and high sensitivity, and are capable of accurately detecting small pressures generated by human movement and human-computer interaction. However, small pressure sensors fabricated using most conventional preparation methods (e.g., stencil molding) do not provide high enough resolution for small pressure measurements. Therefore, in this paper, capacitive flexible pressure sensors that can be applied to motion signal detection and motion sensing are prepared using digital light processing (DLP) printing technology. Elastomers with microdome and labyrinth composite structures are prepared using polyurethane acrylate (PUA) materials. At the same time, the sensor is capable of detecting minute pressures as low as 1pa and has a wide detection range with a sensitivity S of 0.037kPa-1 in the 0-20kPa stress range and 0.007kPa-1 in the 300kPa-400kPa stress range.