烷硫基侧链工程调控喹喔啉受体分子性能实现高效有机太阳能电池

【编辑推荐】本研究通过精准调控喹喔啉核受体分子中烷硫基（alkylthio）取代数量，开发出单/双取代小分子受体（SMAs）BQS-F与BQDS-F。研究发现双烷硫基取代的BQDS-F虽具有更优分子平面性和红移吸收光谱，但与给体D18的热力学兼容性差导致相分离过度；而单取代BQS-F形成均匀共混相，显著提升激子解离效率与载流子迁移率，最终实现15.52%的功率转换效率（PCE），为有机光伏（OPV）材料设计提供新思路。

　　

【Highlight】
烷硫基侧链工程在构建高性能有机太阳能电池（OSCs）小分子受体（SMAs）中具有关键作用。本研究通过开发两种乙硫基取代喹喔啉核受体（BQS-F和BQDS-F），系统揭示了烷硫基取代数量对材料理化与光电性能的影响。

【Materials Synthesis and Characterization】
BQS-F与BQDS-F的合成路线详见支撑信息。两种受体在氯仿、甲苯等溶剂中均表现出良好溶解性。热重分析（TGA）显示二者具有高达336°C的热分解温度（T_d），证明其优异热稳定性。差示扫描量热（DSC）曲线进一步揭示了分子结晶性与相变行为的差异。

【CONCLUSIONS】
通过精确调控喹喔啉核的烷硫基取代数量，我们成功构建了A-DA'D-A型SMAs。研究表明：双烷硫基取代的BQDS-F虽具有更优分子平面性和红移吸收，但与给体D18的相容性差导致过度相分离；而单取代BQS-F形成纳米级均匀相分离，实现更高的激子解离效率（92.3% vs 85.1%）和电荷迁移率（6.21×10^-4 cm² V^-1 s^-1 vs 3.78×10^-4 cm² V^-1 s^-1），最终器件效率达15.52%，显著优于BQDS-F的12.21%。这项工作为有机光伏材料的结构优化提供了分子工程新策略。