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  近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫院士和張志國副研究員等人展示了將具有受體-給體-受體（A-D-A）結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸收窄帶隙小分子受體結(jié)構(gòu)單元、通過與噻吩單元共聚合成高性能聚合物受體PZ1的策略。PZ1具有1.55eV的窄帶隙和高吸收系數(shù)（1.3×105cm-1）的寬吸收。使用寬帶隙聚合物PBDB-T作為給體和PZ1為受體的全聚合物PSCs具有9.19％的高PCE，這是全聚合物PSCs效率目前的最高值。

  另外作者將光誘導(dǎo)力顯微鏡-納米紅外光譜技術(shù)（PIFM）首次用于全聚合物太陽能電池的形貌觀測中，這種技術(shù)能夠根據(jù)給受體的官能團(tuán)的不同，從納米尺度闡釋活性層形貌與器件性能的關(guān)聯(lián)，為PSCs形貌優(yōu)化提供了指導(dǎo)。相關(guān)成果以題為“Constructing a Strongly Absorbing Low-Bandgap Polymer Acceptor for High-Performance All-Polymer Solar Cells”發(fā)表在了Angewandte Chemie International Edition上。

圖1 用于全聚合物PSCs的有代表性聚合物受體以及聚合物受體PZ1和聚合物給體PBDB-T的分子結(jié)構(gòu)

圖2 吸收光譜和循環(huán)伏安圖

（b）PZ1（紅線）和IDIC-C16（藍(lán)線）的循環(huán)伏安圖

圖3 全聚合物太陽能電池的J-V曲線及IPCE譜

（a）在AM 1.5G，100mW / cm 2的光照下，基于PBDB-T：受體（1.5:1，w / w）的全聚合物PSCs的J-V曲線

（b）相應(yīng)PSCs的IPCE隨波長的變化曲線。

圖4 光誘導(dǎo)力顯微鏡-納米紅外光譜（PIFM）圖像和掠入射小角X射線散射（GIWAXS）圖像

（a，b）在1649cm -1處檢測PBDB-T和1700cm -1處檢測PZ1的（a）未經(jīng)優(yōu)化處理和（b）優(yōu)化處理的PBDB-T：PZ1混合膜的PIFM圖像

（c，d）（c）未經(jīng)優(yōu)化處理和（d）優(yōu)化處理的PBDB-T：PZ1混合膜的GIWAXS圖像

  該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了以A-D-A結(jié)構(gòu)強(qiáng)吸收窄帶隙小分子受體為構(gòu)筑單元的新型π-共軛聚合物受體PZ1，該聚合物以n-型有機(jī)半導(dǎo)體 IDIC-C16作為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元和噻吩作為π橋。新的聚合策略保留了小分子受體的強(qiáng)吸收（吸收系數(shù)達(dá)到1.3×105 cm -1）、并有效延伸了其π共軛使吸收光譜紅移以獲得更好的光吸收。這種聚合策略的成功為全聚合物PSCs開發(fā)高效的聚合物受體提供了新的途徑。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201707678/full