Molecular Stacking and Device Performance： Recent Advances of Efficient Small Molecule Donors Based on Benzodithiophene and Its Derivatives

doi:10.7503/cjcu20230123

Abstract

Abstract:

The rapid development of all-small-molecule solar cell has recently gained recognition within the photovoltaic research community. Well-defined structure and less batch-to-batch variation empowered it great application prospects. In this perspective， we review the development of small molecule donors based on benzodithiophene（BDT） and its derivatives， with a focus on the relationship between molecule structure， stacking characteristics and device performance. By analyzing successful cases in the BDT series of small molecules， we aim to clarify the link between molecule structure， solid-state aggregation and device performance. We hope this discussion can be the minnow to catch the whale of highly efficient molecules in the future.

Key words: All-small-molecule organic photovoltaics, Benzodithiophene, Molecular stacking

CLC Number:

O649.5

TrendMD:

YANG Ke, XIAO Zeyun, LU Shirong, SUN Kuan. Molecular Stacking and Device Performance： Recent Advances of Efficient Small Molecule Donors Based on Benzodithiophene and Its Derivatives[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(9): 20230123.

Figures/Tables 11

Fig.1 An example of the J⁃V curve of a photovoltaic cell

Fig.2 Molecular stacking orientations with respect to substrate

Fig.3 Excitonic energy state splitting diagram under H⁃ and J⁃aggregation molecule arrangements[41]

Fig.4 Morphological features and corresponding scales in a bulk heterojunction[45]

Fig.5 Molecular structure of first BDT based small molecule donor DCAO3T(BDT)3T and its oligothiophene counterpart

Fig.6 Molecular structures of small molecules based on BDT or BDT trimer mentioned above

Fig.7 Molecular structures of some high performed small molecule donors with NDT or BTBDT core unit discussed above and the illustration of different NDT isomer structures

Fig.8 GIWAX scattering patterns of as⁃cast and thermal annealed ZR1(A)[83] and thermal annealed P⁃PhS and M⁃PhS neat films(B)[84]（A） Copyrigh 2019， the authors；（B） Copyrigh 2021， Wiley‐VCH GmbH.

Fig.9 Molecular structures of π bridge modified BDT based small molecules discussed in this work

Fig.10 Molecular structures of end⁃group modified BDT based small molecules in this work

Fig.11 Molecular structures of side chain modified BDT based small molecules discussed in this work

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