得益于高效的Y系列小分子受體,全聚合物太陽(yáng)能電池獲得了快速的發(fā)展。目前,高性能聚合物受體主要通過(guò)小分子受體的末端基團(tuán)和噻吩(及噻吩衍生物)進(jìn)行偶聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)聚合,這種構(gòu)建策略存在一些固有缺陷:1)末端基團(tuán)之間堆積受阻;在小分子受體中,末端基團(tuán)的堆積是一種不可或缺的堆積方式,利用末端基團(tuán)構(gòu)筑全聚合物受體將不可避免地阻礙末端-末端的有效堆積;2)損失鹵素原子;末端基團(tuán)上鹵素原子的數(shù)量以及位置在優(yōu)化分子能級(jí)、堆積方式等方面起著至關(guān)重要的作用。然而,通過(guò)末端基團(tuán)聚合的方式將不避免地?fù)p失或者改變鹵素原子的數(shù)量和位置。3)存在異構(gòu)體;小分子受體中使用最廣泛的端基是1,1-二氰基亞甲基-3-茚酮(IC)及其鹵化物,為了實(shí)現(xiàn)聚合,必須使用溴代的IC單元。然而,溴化IC單元通常是兩種異構(gòu)體的混合物,這種異構(gòu)問(wèn)題在聚合過(guò)程中會(huì)仍然存在于聚合物中,進(jìn)而降低聚合物受體的批次重現(xiàn)性。
與基于聯(lián)二噻吩連接單元的SP-TT相比,以噻吩作為連接單元的SP-T表現(xiàn)出更加平面的分子構(gòu)型(圖2)。作者選用PM6作為給體,分別與SP-T和SP-TT共混構(gòu)筑了全聚合物有機(jī)光伏器件。通過(guò)薄膜形貌分析發(fā)現(xiàn),相比于SP-TT:PM6共混膜,SP-T:PM6共混膜具有更加緊密的堆積(圖3)和更合適的相分離尺寸(圖4)。因此,基于PM6:SP-T的器件表現(xiàn)出更加有效地電荷生成和傳輸,更小的電荷復(fù)合以及更低的能量損失。最終基于SP-T:PM6的器件獲得了更高的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE = 13.54%)。這項(xiàng)工作提出了共軛側(cè)鏈方向聚合構(gòu)建新型聚合物電子受體材料的新策略,為更強(qiáng)堆積特性高效聚合物受體的開(kāi)發(fā)提供了新思路。
圖4. a)PM6:SP-T和b)PM6:SP-TT共混膜的AFM高度圖。c)PM6:SP-T和d)PM6:SP-TT共混物的AFM相圖。e)PM6:SP-T和f)PM6:SP-TT共混膜的纖維寬度的統(tǒng)計(jì)分布。
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c00045
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