李韋偉Macromolecules：效率19.68%！可調(diào)苯-烷基連接體的近紅外雙線纜共軛聚合物助力高性能OSCs

具有近紅外吸收特性的 Y 系列受體，憑借優(yōu)異性能已成為構(gòu)建雙纜共軛聚合物的優(yōu)選側(cè)鏈單元。對此，北京化工大學(xué)李韋偉教授和 Shijie Liang 研究員團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新性開發(fā)了一類以苯烷基鏈為連接體的 Y 受體基雙纜共軛聚合物 —— 通過精準(zhǔn)調(diào)控苯環(huán)單元數(shù)量（1-3 個(gè)），成功合成 LP01、LP02、LP03 三種結(jié)構(gòu)可調(diào)的聚合物材料。

將這三種聚合物應(yīng)用于單組分有機(jī)太陽能電池（SCOSCs）時(shí)，基于 LP01、LP02、LP03 的器件光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）分別達(dá)到 11.18%、9.26% 和 11.33%。進(jìn)一步機(jī)理研究表明，LP01 與 LP03 通過縮短給體 - 受體（D?A）分子間距，形成了更緊密的 π-π 堆積結(jié)構(gòu)，電荷分離與傳輸效率顯著優(yōu)化，因而展現(xiàn)出更優(yōu)的光伏性能。值得關(guān)注的是，所有單組分器件均表現(xiàn)出**的熱穩(wěn)定性 —— 在 80℃加速老化條件下連續(xù)加熱 1000 小時(shí)后，仍能保持初始效率的 90% 以上。

此外，將 LP03 作為第三組分引入 D18:L8-BO 二元體系構(gòu)建三元有機(jī)太陽能電池（OSCs）時(shí)，器件性能實(shí)現(xiàn)雙重突破：光電轉(zhuǎn)換效率大幅提升至 19.68%，熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)（T??：1670 小時(shí)，即效率衰減至初始值 80% 的時(shí)間達(dá) 1670 小時(shí)）。

李韋偉、Shijie Liang 聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，不僅開發(fā)出苯烷基連接體可調(diào)的 Y 受體基雙纜共軛聚合物新體系，更建立了 “結(jié)構(gòu)調(diào)控 - 性能優(yōu)化 - 多元應(yīng)用” 的完整技術(shù)鏈路，充分彰顯了雙纜共軛聚合物作為第三組分在高性能有機(jī)光伏器件中的獨(dú)特優(yōu)勢，為同時(shí)提升有機(jī)太陽能電池的效率與穩(wěn)定性提供了普適性新思路，對推動(dòng)有機(jī)光伏技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程具有重要意義。

文獻(xiàn)信息

Near-Infrared Double-Cable Conjugated Polymers with Tunable Phenyl-Alkyl Linkers for High-Performance Organic Solar Cells

Lijuan Liu，Haisheng Fang，Shijie Liang，Qin Tan，Bo Wang，Wenhao Zhang，Chengyi Xiao，Christopher R. McNeill，Weiwei Li

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c02887

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