共轭高分子是有机/高分子太阳能电池(OSC)和有机/高分子场效应晶体管(OFET)的核心材料,近年来已经成为国内外学术界和产业界的研究热点。在共轭高分子的研究中,p型共轭高分子结构单元的设计多样,材料种类繁多,然而材料n型高分子材料设计困难、数量少的问题大大限制了光电器件的发展。

        目前人们主要使用酰亚胺结构以及噻唑结构设计缺电子单元,得到的n型共轭高分子材料种类和数量有限。为发展新型、高性能n型高分子材料,该工作首次以B←N键作为桥联基团,开发了新型缺电子单元,双硼氮桥联联吡啶(BNBP),基于该单元制备的高分子电子受体材料,实现了优异的全高分子太阳能电池器件性能。

        B←N键使BNBP单元具有平面构型和缺电子特性,基于该单元开发的P-BNBP-T高分子具有低LUMO/HOMO能级,高摩尔吸光系数和高电子迁移率的优点。以P-BNBP-T作为电子受体,以PTB7作为给体制备的全高分子太阳能电池,器件实现3.38%的光电转换效率,开路电压达到1.09V。研究结果说明应用B←N键发展新型缺电子单元和共轭高分子,不仅为共轭高分子化学的研究开拓了新方向,而且提供了高性能光电功能高分子材料。

C. D. Dou, X. J. Long, Z. C. Ding, Z. Y. Xie, J. Liu*, L. X. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2016 55, 1436.