在D-A共軛聚合物的受體單元上引入氟取代基，由于可以在不影響聚合物吸收光譜和遷移率的前提下，有效降低聚合物的HOMO能級，進而提高器件的開路電壓和光伏性能，成為近幾年來的研究熱點；但是受限于受體單元在引入氟取代基時的選擇性，這種方法只能應(yīng)用于少數(shù)的聚合物光伏材料體系，因而，如何有效的拓展其在聚合物光伏材料體系中的應(yīng)用具有十分重要的科學意義。
在中國科學院、科技部、國家自然科學基金委和化學所的大力支持下，化學所高分子物理與化學國家重點實驗室相關(guān)研究人員首次提出了在D-A共軛聚合物給體單元共軛側(cè)鏈上引入氟取代基的設(shè)計思路，發(fā)明了在聚合物給體單元共軛側(cè)鏈引入氟取代基的合成方法（專利申請?zhí)枺?01310302374.4），并設(shè)計合成了一系列聚合物光伏材料（Adv. Mater., 2014,26, 1118-1123）。結(jié)果表明：引入氟取代基后，聚合物的吸收光譜和遷移率幾乎沒有變化，聚合物的HOMO能級明顯下降；相對于在受體單元上引入氟取代基，在給體單元共軛側(cè)鏈上引入氟取代基能更加有效的降低聚合物的HOMO 能級；在給受體單元上氟取代基的協(xié)同作用下，聚合物的HOMO能級下降0.30eV；相應(yīng)光伏器件的開路電壓提高0.22V, 能量轉(zhuǎn)化效率從4.5%提高到8.6%。這一研究結(jié)果突破了氟取代基在調(diào)節(jié)聚合物分子能級方面的局限性，首次成功的實現(xiàn)了在給體單元上引入強吸電子基團調(diào)節(jié)聚合物分子能級的設(shè)計理念，為聚合物光伏材料的分子設(shè)計提供了新的思路和方法，將極大的促進新型高效聚合物光伏材料的發(fā)展。
圖1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)和相關(guān)的光伏性能參數(shù)
- 中科院長春應(yīng)化所韓艷春團隊 AFM：彈性體基體中構(gòu)建連續(xù)共軛聚合物網(wǎng)絡(luò) - 實現(xiàn)高拉伸性與高電學性能兼得 2025-03-25
- 南科大馮奎、郭旭崗/海南大學陳志才 Angew 綜述：高性能有機電化學晶體管共軛聚合物的分子設(shè)計策略、應(yīng)用和前景 2025-01-09
- 華南理工大學郭子豪課題組 AFM : 具有超低閾值電壓的n型有機電化學晶體管 2024-11-01
- 武漢大學閔杰教授團隊 Nat. Commun.：聚焦有機光伏材料聚合度批次重現(xiàn)性 2024-02-19
- 南開大學陳永勝教授團隊高薪誠聘研究員、助理研究員/研發(fā)工程師 | 納米材料、有機或高分子光伏材料、電化學電源 2022-04-19
- 中科院化學所李永舫院士課題組在低成本高效有機光伏材料的研究中取得新進展 2020-06-16
