川大彭强&徐小鹏团队AM：宽带隙聚合物给体助力有机太阳能电池效率19.54%，批次重复性高

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前言回顾

作为一种非常有前景的光伏技术，有机太阳能电池（OSCs）因其重量轻、溶液可加工性以及在低成本印刷制造大面积柔性器件方面的优势而备受关注。得益于A-D-A和A-DA′D-A型非富勒烯受体（NFAs）的问世，OSCs在过去几年中取得了快速发展，其功率转换效率（PCE）目前已经超过19%。然而，与NFAs的蓬勃发展相比，匹配和优异的宽带隙（WBG）聚合物给体的发展相对滞后。迄今为止，只有少数WBG聚合物给体（例如PM6、D18及其同系物）在单结二元共混OSCs中实现了超过18%的高PCE。拓宽WBG聚合物给体库以匹配这些现有NFAs有助于实现OSCs的新突破，进一步提高光伏性能。

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文献简介

有鉴于此，近日，四川大学彭强教授、徐小鹏特聘研究员课题组通过修饰BDT给体单元的侧链，进一步开发了一系列含有新型二氟BTz基团聚合物给体，即PH-BTz、PS-BTz、PFBTz和PCl-BTz，并将它们用于构建高性能OSCs器件之中。研究发现，这些聚合物给体表现出高吸收，并且带隙超过2.0 eV，同时在BDT单元上的烷基噻吩侧链中引入S、F和Cl原子对带隙的影响较小，但有效降低了HOMO能级并增强了这些聚合物的聚集性能。其中，氟化的PBTz-F和氯化的PBTz-Cl表现出较低的HOMO能级（低于−5.4eV）和更强的堆积行为，通过与L8-BO受体共混，相应的共混膜也显示出良好的纳米纤维状互穿网络，这可以促进激子解离和电荷传输。

结果显示，所制备的相关OSCs器件可以实现超过18%的高PCE。特别的，基于PBTz-F:L8-BO共混物更均匀的形态有助于降低电荷复合，从而获得了18.57%的最佳PCE，高于PM6和D18类器件。此外，PBTz-F在不同共混体系中表现出良好的批次间重复性，具有广泛的分子量耐受性和通用性。基于PBTz-F:PM6:L8-BO的三元共混OSCs也表现出进一步增强的PCE，达到了19.54%，是目前OSCs器件性能的最高值之一。这些结果表明，所开发的聚合物可以作为高性能OSCs的潜在给体分子。

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文献总结

综上，该工作不仅开发了新型高性能的宽带隙聚合物给体，同时也为后续的分子设计提供了新的策略。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》上，题为“Benzo[d]thiazole Based Wide Bandgap Donor Polymers Enable 19.54% Efficiency Organic Solar Cells Along with Desirable Batch-to-batch Reproducibility and General Applicability”。

本文关键词：有机太阳能电池，给体聚合物，宽带隙，网络形态，三元器件。

转自：“有机光电前沿”微信公众号

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