Las cadenas laterales fluoradas son un medio eficaz para mejorar el rendimiento del transporte de portadores en materiales, pero hasta ahora hay pocos informes sobre la mejora del rendimiento fotovoltaico de las células solares orgánicas basadas en esta estrategia. Por lo tanto, este artículo diseñó y sintetizó tres materiales receptores no-fullerenos tipo aceptor-donador-aceptor (A-D-A) basados en di(benzo[b]tiofeno) ciclopentadieno y carbazol (HP1, HP2 y HP3), y estudió el efecto de la fluoración de las cadenas laterales y los grupos terminales en el rendimiento del material. En comparación con HP2 con cadenas laterales fluoradas, HP1 con solo grupos terminales fluorados exhibe una absorción desplazada hacia el rojo y niveles de energía más bajos. Al introducir átomos de flúor en la cadena lateral de HP1, el nivel del orbital molecular no ocupado más bajo (LUMO) de HP3 mostró cierto aumento, y la brecha óptica (E_g) aumentó de 1.57 eV a 1.61 eV. En comparación con HP1 y HP2, la película mezclada basada en PM6∶HP3 mostró una morfología de separación de fases más evidente y un mejor rendimiento del transporte de portadores, aumentando la eficiencia de conversión de energía (PCE) a 11.48% y la tensión de circuito abierto (V_oc) a 0.97 V. Sin embargo, la PCE del dispositivo basado en PM6∶HP1 disminuyó a 11.08% y el V_oc a 0.93 V. La PCE del dispositivo basado en PM6∶HP2 fue solo del 4.20%. Cabe destacar que la PCE del dispositivo basado en PM6∶HP1∶HP3 (1∶0.5∶0.5, w/w/w) aumentó aún más a 11.95%. Los resultados muestran que la fluoración de las cadenas laterales es una estrategia eficaz para mejorar el rendimiento fotovoltaico de las células solares orgánicas.

receptor no-fullereno; célula solar orgánica; di(benzo[b]tiofeno) ciclopentadieno y carbazol; cadenas laterales fluoradas; eficiencia de conversión energética