A fluorinação da cadeia lateral é um meio eficaz para melhorar o desempenho no transporte de portadores em materiais, mas atualmente há poucos relatos sobre a melhoria do desempenho fotovoltaico de células solares orgânicas baseadas nessa estratégia. Portanto, este artigo projetou e sintetizou três materiais aceitadores não fullerênicos do tipo aceitador-doador-aceitador (A-D-A) baseados em di(tiofeno fundido com ciclopentadieno) e carbazol (HP1, HP2 e HP3), estudando o efeito da fluorinação da cadeia lateral e dos grupos terminais no desempenho dos materiais. Em comparação com o HP2 com cadeias laterais fluoradas, o HP1, que possui flúor apenas nos grupos terminais, mostrou absorção deslocada para o vermelho e níveis de energia reduzidos. Após a introdução de átomos de flúor na cadeia lateral do HP1, o nível do orbital molecular ocupado mais baixo (LUMO) do HP3 subiu levemente, e a lacuna de banda óptica (E_g) aumentou de 1,57 eV para 1,61 eV. Em comparação com HP1 e HP2, o filme misto baseado em PM6:HP3 apresentou uma morfologia de separação de fases mais evidente e melhor desempenho no transporte de portadores, correspondendo a eficiência de conversão de energia (PCE) aumentada para 11,48% e tensão em circuito aberto (V_oc) de 0,97 V. No entanto, o PCE do dispositivo baseado em PM6:HP1 caiu para 11,08% e o V_oc diminuiu para 0,93 V. O dispositivo baseado em PM6:HP2 apresentou PCE de apenas 4,20%. É importante notar que o dispositivo baseado em PM6:HP1:HP3 (1:0,5:0,5, w/w/w) teve a PCE ainda mais melhorada para 11,95%. Os resultados indicam que a fluorinação da cadeia lateral é uma estratégia eficaz para melhorar o desempenho fotovoltaico de dispositivos de células solares orgânicas.

aceitador não fullerênico;célula solar orgânica;di(tiofeno fundido com ciclopentadieno) e carbazol;fluorinação da cadeia lateral;eficiência de conversão de energia