近年来,得益于窄带隙小分子受体(SMAs)特别是“Y”系列受体材料的出现,聚合物太阳能电池(PSCs)的能量转换效率(PCE)得到了迅速提高,目前已经超过19%。这些效率的提升也伴随着高效聚合物给体材料的设计开发, 如PBDB-TF和D18。然而,高效、易合成、普适性好的聚合物给体材料仍然稀缺。因此,开发具有简单结构的通用型聚合物给体材料,以进一步提升PSC器件性能及其商业化潜力势在必行。
图1 聚合物给体PTz3Cl和PBTTz3Cl的合成路线
近期,武汉大学高等研究院闵杰教授团队基于结构简单的4-氯噻唑受体单元,设计合成了两个低成本的聚合物给体材料PTz3Cl和PBTTz3Cl(图1)。对于PBTTz3Cl而言,4-氯噻唑单元引入烷基噻吩π桥可以对分子能级、吸收光谱和聚集行为进行调控。与小分子受体L8-BO共混后,基于PBTTz3Cl:L8-BO的器件效率为18.38%;进一步引入小分子受体BTP-eC9作为第三组分加入到PBTTz3Cl:L8-BO体系共混,所制备而成的三元器件实现了19.12%的效率,是迄今为止报告的单结器件最高值之一。研究还发现PBTTz3Cl是一种通用的聚合物给体,可以与各类小分子受体材料进行搭配,并制备出高效的PSCs(图2)。总之,这项工作提供了一种低成本缺电子单元的新设计结构,可用于构建高度通用的低成本、高性能聚合物给体材料。该工作以“A Versatile and Low-Cost Polymer Donor Based on 4-Chlorothiazole for Highly Efficient Polymer Solar Cells”发表在《Advanced Materials》上。武汉大学高等研究院博士生邵一鸣和硕士生高远为共同第一作者,武汉大学高等研究院闵杰教授为论文的通讯作者,武汉大学高等研究院孙瑞博士和张鹛媚老师在测试表征方面给予了帮助。该研究得到国家自然科学基金委和校内自主科研项目的支持。
原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202208750
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