Cette étude a conçu et synthétisé deux nouveaux matériaux accepteurs non-fullérènes à base de benzotriazole, YTz-C11 et YTz-PhC6, en étudiant systématiquement l'effet du remplacement de la chaîne latérale en position β des unités thiophène-thiophène par un groupe fonctionnel linéaire (undécyl normal) par un groupe fonctionnel bidimensionnel (3-(hexyl)phényl) sur la structure moléculaire, les propriétés physico-chimiques, la morphologie du film fin et les performances photovoltaïques. Les calculs théoriques ont montré que l'introduction du cycle phényle dans YTz-PhC6 entraîne une augmentation significative de l'angle dièdre entre l'extrémité IC et la chaîne principale moléculaire (environ 7,8°~8,3°), optimisant ainsi le comportement d'empilement moléculaire. Les tests spectroscopiques et électrochimiques ont révélé que YTz-PhC6 possède une bande interdite optique plus étroite (1,37 eV) et un niveau LUMO plus bas (-3,82 eV). La cellule solaire organique basée sur PBDB-T:YTz-PhC6 a atteint une efficacité de conversion photoélectrique (PCE) de 15,87%, nettement supérieure à celle des dispositifs basés sur YTz-C11 (10,67%), son excellente performance étant principalement due à un transport de charges plus rapide, une mobilité plus équilibrée des porteurs de charge (μ_h/μ_e ≈ 1,05) et une morphologie de séparation de phase à l'échelle nanométrique optimisée. De plus, les tests photovoltaïques transitoires ont montré que les dispositifs YTz-PhC6 présentent un temps d'extraction des charges plus court (0,42 μs) et une durée de vie des porteurs plus longue (0,95 ms). Cette étude montre que l'introduction de chaînes latérales bidimensionnelles en position β de l'accepteur non-fullérène peut réguler efficacement l'empilement moléculaire et les propriétés photoélectriques, offrant de nouvelles idées pour la conception de matériaux pour cellules solaires organiques à haute performance.

cellule solaire organique; accepteur non-fullérène; benzotriazole; régulation des chaînes latérales