楚天學(xué)者陽仁強(qiáng)Aggregate：采用全不對稱構(gòu)建單元實現(xiàn)高性能可拉伸OSCs活性層

主要內(nèi)容

隨著可穿戴電子設(shè)備市場的蓬勃發(fā)展，可拉伸有機(jī)太陽能電池（SOSCs）在為可穿戴電子設(shè)備供電方面展現(xiàn)出巨大潛力。盡管剛性有機(jī)太陽能電池（OSCs）的光電轉(zhuǎn)換效率（PCEs）已超過20%，但這些高性能活性層的拉伸性能較差，無法適配可拉伸可穿戴電子設(shè)備。

在此背景下，江漢大學(xué)陽仁強(qiáng)教授、中國海洋大學(xué)劉德昱副教授和青島大學(xué)朱倩倩副教授強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，帶領(lǐng)其團(tuán)隊開展相關(guān)研究，聚焦于解決活性層拉伸性能與光伏性能難以兼顧的難題，設(shè)計出一種新型給體聚合物PBDTT - Fully - asy，其主鏈和側(cè)鏈具有完全不對稱結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊將該聚合物摻入PM6:Y6共混物中，成功構(gòu)建可拉伸的光捕獲活性層。

與對稱結(jié)構(gòu)相比，完全不對稱稠環(huán)的中心發(fā)生偏移，有效削弱了分子自聚集性。這一特性為提升活性層的可拉伸性奠定了基礎(chǔ)。此外，剛性苯環(huán)側(cè)鏈的存在引發(fā)了強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)和聚集破壞現(xiàn)象。再者，主鏈共平面性的改善以及π共軛程度的增強(qiáng)，有助于提升電荷轉(zhuǎn)移能力和光伏性能。

研究結(jié)果表明，摻入10%（重量比）的PBDTT - Fully - asy可顯著提高活性層的可拉伸性和光伏性能。這一成果為后續(xù)研究提供了重要的實驗依據(jù)。團(tuán)隊提出的這種分子設(shè)計方法，為推動高性能可拉伸（太陽能電池）技術(shù)的加速發(fā)展提供有力支持。

具體而言，團(tuán)隊設(shè)計并合成了一種具有側(cè)鏈和主鏈不對稱結(jié)構(gòu)的新型完全不對稱苯并二噻吩（BDT）單元（即完全不對稱型BDT，fully asy - BDT），并將其作為給體構(gòu)建基元，用于構(gòu)建高性能可拉伸活性層。將含有完全不對稱型BDT單元的PBDTT - Fully - asy引入PM6:Y6體系后，實現(xiàn)了活性層可拉伸性和光伏性能的同時提升。這主要通過兩種方式實現(xiàn)：

（i）減小晶體尺寸，從而提高可拉伸性；

（ii）提高結(jié)晶度，進(jìn)而提升光伏性能。

最終，該活性層實現(xiàn)了17.08%的光電轉(zhuǎn)換效率，且機(jī)械性能也得到顯著改善。總之，本研究為可拉伸有機(jī)太陽能電池（SOSCs）活性層提供了新穎的分子設(shè)計指導(dǎo)方針。

文獻(xiàn)信息

Employing Fully Asymmetric Building Block Toward High-Performance Stretchable Active Layer for Organic Solar Cells

Xuanqing Cao, Hongli Wang, Hongming Kou, Qianqian Zhu, Jiye Pan, Xunchang Wang, Deyu Liu, Renqiang Yang

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.70158

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