北京
全聚合物太阳能电池（all‑PSCs）凭借优异的机械鲁棒性、形貌稳定性与溶液可加工性，受到广泛关注。然而复杂的分子间相互作用，难以实现给体‑受体混溶性与相分离的精准调控，不利于构筑理想的给体‑受体互穿网络，限制了器件电荷动力学性能的提升。针对上述问题，中国科学院化学研究所李永舫、香港理工大学李刚、河北大学郭静、浙江师范大学邱贝贝、台州学院陆仕荣等团队合作，发展了不对称侧链策略，用于喹喔啉基聚合物给体的性能调控。
本研究设计合成两种喹喔啉基D‑A共聚物给体PBAQ6与PBQ13，并以PBQ6作为参比材料，在全聚合物太阳能电池体系中建立了明确的结构‑混溶性‑形貌‑性能构效关系。由接触角计算得到的相对相互作用参数χ表明，PBAQ6的不对称侧链结构能够与聚合物受体PYF‑T‑o形成适度的给体‑受体亲和作用，使共混薄膜在形貌、分子堆积、电荷输运以及电荷复合之间达到良好平衡。器件测试结果显示，PBAQ6:PYF‑T‑o体系电荷输运更为均衡，激子解离与电荷收集效率得到改善，电荷复合损耗降低、载流子寿命增加，进而提升器件的短路电流密度与填充因子。采用无卤素加工工艺时，PBAQ6:PYF‑T‑o基二元全聚合物太阳能电池光电转换效率可达18.35%；引入少量PBQ12作为第二聚合物给体构筑三元器件后，光电转换效率进一步提升至19.52%，该性能处于现阶段已报道结果的最优水平。该工作证实，不对称侧链工程是优化材料混溶性与活性层形貌的有效分子设计策略，PBAQ6是一种极具潜力的聚合物给体材料，为开发高性能全聚合物太阳能电池提供了有益的设计思路。
文献信息
Side-ChainAsymmetryinQuinoxalineCopolymerDonorsEnablesOptimalMorphologyandImprovedChargeDynamicsforHigh-EfficiencyOrganicSolarCells
CanZhu,JinyuanZhang,KeHu,ShirongLu,JianqiZhang,ShuchengQin,HongZhang,YuleCheng,WenbinLai,BeibeiQiu,JingGuo,LeiMeng,GangLi,YongfangLi
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77555
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