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高效全高分子太阳能电池:基于BNBP的高分子电子受体材料

        全高分子太阳能电池(all-PSCs),基于共轭高分子分别作为电子给体和电子受体制备的光伏器件,具有光吸收增强以及形貌更稳定等优点,是有机光伏领域的重要研究热点。目前优秀的受体高分子主要基于含酰亚胺结构的缺电子单元,因此受体高分子的种类和数量有限,限制了全高分子太阳能电池的发展。为发展新型、高性能受体高分子材料,我们课题组最近首次报道了新型缺电子单元,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,实现了良好的全高分子太阳能电池器件性能。         在此研究基础上,我们优化分子结构构型,开发了含BNBP的高性高分子受体材料,P-BNBP-fBT,实现高效全高分子太阳能电池器件。共聚单元3,3’-二氟-2,2’-联噻吩fBT,其存在的F…S弱相互作用使单元呈现平面构型,同时其成键方式实现了P-BNBP-fBT的准线性主链结构。该结构特点使P-BNBP-fBT具有有序的固态堆积和高电子迁移率。此外,fBT的缺电子特性使P-BNBP-fBT具有更低的LUMO能级。将P-BNBP-fBT作为受体材料与给体材料PTB7-Th共混制备的全高分子太阳能电池器件,实现了6.26%的光电转换效率,首次实现有机太阳电池能量损失0.51 eV,突破了有机太阳电池能量损失0.6 eV的极限,是目前文献报道的最低值。 X. J. Long, Z. C. Ding, C. D. Dou*, J. D. Zhang, J. Liu*, L. X. Wang, Adv. [...]

2021-06-08T09:23:58+08:002016年05月11日|科研动态|

基于硼氮配位键(B←N)的高性能高分子电子受体材料

        与传统的高分子/富勒烯太阳能电池相比,全高分子太阳能电池(all-PSCs)具有光吸收增强以及形貌更稳定等优点。目前全高分子太阳能电池的发展受限于受体高分子的开发,因此迫切需要发展具有低LUMO能级和高电子迁移率(μe)的高分子受体材料。         鉴于p型高分子(高LUMO/HOMO能级)的种类和数量远远多于n型高分子(低LUMO/HOMO能级),我们首次提出在共轭高分子的重复单元中,使用B←N键代替C-C键可以降低共轭高分子的LUMO/HOMO能级达0.5-0.6 eV,将典型的p型高分子转变为n型高分子(Angew. Chem. Int. Ed ., 2015, 54, 3648-3652)。在此报道,基于该思想,我们开发出具有高电子迁移率的新型高分子受体材料,其全高分子太阳能电池器件的效率达到5%,和经典的高分子受体材料性能相当。         通过延长共聚单元的长度,π-π堆积距离从0.46 nm缩小到0.38 nm,有效提高分子间π轨道重叠,实现了共轭高分子的电子迁移率由P-BN-TPD的3.40 × 10–7 cm2 V–1 s–1提高到P-BN-IID的2.80 [...]

2021-06-08T09:53:31+08:002016年03月17日|科研动态|