侧链为直链的十一烷基(C11),也就是十一个碳原子的直链饱和烷烃,氮原子上的侧链为2-乙基己基(EH),也就是8个碳原子的支链状饱和烷烃。

首先,Y15材料。

它相比于Y14材料,仅更改了TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),也就是九个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。

Y15体系器件性能获得小幅度的提升,许秋简单分析后,将其归因于“缩短侧链让受体分子堆砌更加容易实现,进而提升材料的电荷迁移率”。

当然,实际上影响的因素是比较复杂的,这是一个多因素共同影响下的平衡结果。

比如,许秋还合成了Y16材料,它相比于Y15材料,进一步缩减TT单元上的侧链,变更为直链的庚基(C7),也就是七个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。

Y16与J4材料共混后的器件性能,只有12.68%。

相较于Y14体系16%的效率,和Y15体系17%的效率,Y16体系效率下降幅度非常大。

Y16性能缩水的原因,一方面可能是侧链太短,导致材料的溶解性难以保证,比如Y14和Y15在常温条件下,可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加热到80摄氏度以上,才能配制出同样浓度的溶液;

另一方面,可能也是侧链太短,导致分子堆砌的太过容易,GIWAXS结果中,Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15,这就使得Y16材料的结晶性太强,难以与J4给体材料实现有效的共混,共混形貌较差。

其次,Y18材料。

它相比于Y14材料,仅更改了氮原子上的侧链,将其变更为了2-丁基辛基(BO),也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃,TT单元上的侧链保持C11不变。

DFT模拟分析结果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角,共平面性较差,而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。

因而,许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大,使得Y14分子骨架共平面性较差,影响其电荷输运性能”。

最后,Y20材料。

它综合了Y15和Y18的优点,既将TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),又将氮原子上的侧链,变更为2-丁基辛基(BO)。

最终,Y20材料表现出器件性能上的突破,以及1+1》1的结果。

除了成功跨入17%俱乐部的Y15、Y18和Y20以外,还有一些其他“失败”的Y系列材料,比如刚刚的Y16材料就是一个例子,直接扑街到了12%。

这也表明,侧链的细致调控,对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。

从这一点来看,Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像,也都是主要针对于侧链的调控。

许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。

说实话,过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利,许秋也是稍微有些意外的。

想想当初,他开发出Y3材料,效率做到了14.8%,但想往上突破到15%,就像便秘一样,废了半天劲都上不去。

而现在,自从开发出Y12以后,短短半个月的时间,就直接把效率从15%冲上了17%。

不过,其实也可以理解。

科研这玩意,就和拉稀一样,只要找到关键点,最开始那一下出来了,后面就顺利多了,如同“灵-->>

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