导语：研究人员设计并合成了两种基于非稠环结构的聚合物受体（NFRA-PAs）：PBTzO和PBTzO-2F，并首次应用于全聚合物有机太阳能电池（all-PSCs）之中，不仅合成简单具有低成本，效率可达11.04%。国科大黄辉&张昕团队SCC:非稠环聚合物受体构建高效全聚合物有机太阳能电池
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https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-022-1222-y?slug=fulltext
1.前言回顾
近年来，基于聚合稠环受体的全聚合物有机太阳能电池（all-PSCs）取得了显著进展，器件性能也在不断提高。然而，由于单体的合成具有高度复杂性，这些聚合物受体的高成本可能会限制其商业应用。因此，迫切需要为all-PSCs开发廉价、高性能的聚合物受体。
非共价稠环受体（NFRAs）具有合成路线简单、产率高、成本低等优点。在引入非共价构象锁（NoCLs）后，NFRAs可以保持良好的平面性、优异的光吸收和高电荷传输迁移率，这有利于改善其光伏性能。目前，人们已经开发了各种策略来调节NFRAs的结构和物理化学性质，例如调节中心主干和侧链，以及修饰端基。然而，目前还尚未有相关报道将聚合NFRAs应用于all-PSCs之中。事实上，该策略可能会降低all-PSCs的成本，这对all-PSCs的工业化生产非常重要。
图1.新型非稠环聚合物受体的结构与合成
2.文献简介
中国科学院大学黄辉教授、张昕副教授研究团队在之前的工作中曾报道了一系列NFRAs，通过引入不同类型的NoCLs来制备高性能器件，PCE高达14.82%。其中，BTzO-4F是一种高性能的NFRAs，具有优良的苯并三唑（BTz）单元和额外的化学修饰位点，这将有助于获得高性能聚合物受体。近日，该团队利用小分子受体聚合的策略，设计并合成了两种基于NFRAs的聚合物受体（NFRA-PAs）：PBTzO和PBTzO-2F，并首次应用于all-PSCs之中。研究人员通过将氟原子引入主链，系统地调整了分子的光电特性和堆叠行为。
图2.器件结构与光伏性能探究
研究结果显示，基于PBDB-T:PBTzO-2F的器件表现出了11.04%的优良PCE，远高于基于PBTzO的器件，这是因为前者器件增加了电荷产生和提取，改善了空穴转移和载流子迁移率，并减少了能量损失。更为重要的是，由于NFRA-PAs具有更简单的共轭骨架、更低的合成复杂度和更高的产率，基于PBTzO-2F的品质因数（FOM）显著高于已报道的高性能稠环受体基聚合物受体(FRA-PAs)。这些数据表明，PBTzO-2F有利于实现低成本、高性能的all-PSCs。
图3.代表性FRA-PAs和NFRA-PAs合成复杂度、FOM值比较
3.文献总结
综上，该工作提出一种新策略，即构建基于NFRAs的聚合物受体，为all-PSCs的发展提供了新思路。相关研究成果于3月4日在线发表于国内著名期刊《Science China Chemistry》上，题为“Low-Cost Polymer Acceptors with Noncovalently Fused-Ring Backbones for Efficient All-Polymer Solar Cells”。本文第一作者为中国科学院大学古晓斌、魏亚男；共同通讯作者为中国科学院大学黄辉教授、张昕副教授和东华大学唐震教授。
本文关键词：全聚合物有机太阳能电池，非稠环受体，聚合物受体，低成本。
4.材料推荐
PBDB-T：1415929-80-4
N2200：1100243-40-0
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