-
«返回

内容

利用BN高分子受体实现1.3V高开路电压的高分子太阳能电池

        高分子太阳能电池的能量转换效率,由开路电压(Voc)、短路电流和填充因子共同决定。在体异质结高分子太阳能电池中,VOC由给体HOMO能级与受体LUMO能级之间的差值决定。由于受体的LUMO能级一般较低,且难以调节,如经典受体材料PCBM和N2200的LUMO能级均表现出较低的LUMO能级(LUMO~-3.90 eV),使得常见高效体系的Voc只有0.6-0.9 V,很少能超过1 V。较低的VOC限制了高分子太阳能电池器件效率的进一步提升。

       在前期工作中,我们开发了一类基于硼氮配位键(B←N)的新型缺电子单元双硼氮桥联联吡啶(BNBP)来构筑的高分子电子受体,通过改变共聚单元可实现电子受体LUMO能级的调节。我们利用具有较高LUMO能级(LUMO~-3.50 eV)的BNBP高分子受体P-BNBP-T,具有低HOMO能级的高分子给体PCDTBT(HOMO~-5.40 eV),制备了全高分子太阳能电池器件,其Voc可高达1.30 V,这是目前文献报道高分子太阳能电池的最高值之一。该Voc比基于PCDTBT/PC71BM、PCDTBT/N2200体系的电池器件的Voc高约0.4 V。本工作成功实现高Voc的高分子太阳能电池的结果表明,高分子太阳能电池的能量转换效率还有很大的提升空间。

 Z. C. Ding, X. J. Long, B. Meng, K. Y. Bai, J. Liu*, L. X. Wang, Nano Energy, 2017, 32, 216.