氯取代策略被广泛用于增强有机光伏材料的分子间相互作用，但其内在机制尚不明确。
本研究苏州大学崔超华和李永舫等人揭示了氯取代的极化色散效应在优化小分子受体分子间π–π堆叠中的重要作用。研究表明，在小分子中心核上进行氯取代可增强共轭骨架方向的极化率，通过色散能驱动更紧密有序的面对面π–π堆叠。因此，单氯取代衍生物QX-Cl和双氯取代衍生物QX-2Cl的电子迁移率相比无氯类似物QX提高了两倍以上。此外，单氯取代还改善了分子的J-聚集特性，使其具有更高的消光系数。
基于D18:QX-Cl的器件实现了19.53%的光电转换效率（PCE）和82.88%的填充因子（FF），优于D18:QX器件（PCE=18.28%，FF=79.91%）。将QX-Cl作为客体受体引入D18:N3体系后，三元器件的PCE进一步提升至20.41%。
文章亮点
- 揭示了氯取代通过极化色散效应增强分子间π–π堆叠的内在机制，氯原子通过提高分子极化率和色散能，驱动更紧密有序的分子堆叠，显著提升电子迁移率。
- 单氯取代策略（QX-Cl）在保持高开路电压的同时，显著提升器件的填充因子（FF=82.88%）和效率（PCE=19.53%），实现了高电压与高FF的罕见兼顾。
- 将QX-Cl作为第三组分引入D18:N3体系，优化了分子堆叠和相分离形貌，使三元器件效率突破20.41%，展现了氯化策略在多元体系中的通用性与协同效应。
Dispersion effect of chlorination induced intermolecular stacking optimization of small-molecule acceptor for high-performance organic solar cells
K. Hu, Y. Ge, H. Yang, Y. Xu, J. Qian, X. Zhu, Y. Wu, C. Cui and Y. Li, Energy Environ. Sci., 2025,
DOI: 10.1039/D5EE04322K
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/EE/D5EE04322K
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202509/12/50008355.html
