Este estudio diseñó y sintetizó dos nuevos materiales aceptores no fullerénicos basados en benzotriazol, YTz-C11 y YTz-PhC6, investigando sistemáticamente el efecto del reemplazo de la cadena lateral en la posición β de la unidad tiofén-tiofén con un grupo funcional lineal (undecilo normal) por un grupo funcional bidimensional (3-hexilfenilo) en la estructura molecular, propiedades fisicoquímicas, morfología de la película y rendimiento fotovoltaico. Los cálculos teóricos mostraron que la introducción del anillo fenólico en YTz-PhC6 provocó un aumento significativo en el ángulo diedro entre el extremo IC y la cadena principal de la molécula (aproximadamente 7.8°~8.3°), optimizando así la apilación molecular. Las pruebas espectroscópicas y electroquímicas revelaron que YTz-PhC6 tiene una brecha óptica más estrecha (1.37 eV) y un nivel LUMO más bajo (-3.82 eV). Las células solares orgánicas basadas en PBDB-T:YTz-PhC6 lograron una eficiencia de conversión fotovoltaica (PCE) del 15.87%, significativamente superior a los dispositivos basados en YTz-C11 (10.67%), y su excelente rendimiento se atribuye principalmente a un transporte de carga más rápido, movilidad de portadores más equilibrada (μ_h/μ_e ≈ 1.05) y una morfología de separación de fases a nanoescala optimizada. Además, las pruebas fotoeléctricas transitorias demostraron que los dispositivos YTz-PhC6 tienen un tiempo de extracción de carga más corto (0.42 μs) y una vida útil de portadores más larga (0.95 ms). Este estudio muestra que la introducción de cadenas laterales bidimensionales en la posición β del aceptor no fullerénico puede regular eficazmente la apilación molecular y las propiedades fotoeléctricas, proporcionando nuevas ideas para el diseño de materiales para células solares orgánicas de alto rendimiento.

célula solar orgánica; aceptor no fullerénico; benzotriazol; regulación de cadena lateral