ChemSusChem:主体聚合物供体 PM6 的随机共聚策略提高二元和三元有机太阳能电池的效率

  • A+
on powered-by="xiumi.us" style="text-align: justify; white-space: normal; margin: 10px 0px; box-sizing: border-box;">

南昌大学吴飞燕副教授团队和江西理工大学黄斌等通过无规共聚策略,在高性能聚合物给体PM6主链中引入第三单元噻吩[3,4-c]吡咯-4,6-(5H)-二酮(TPD),获得了光伏效率的进一步提升。

{attr}3186{/attr}太阳能电池(OSCs)作为新一代光伏技术,凭借其质量轻,柔性,半透明,可大面积制备等突出优势而受到广泛关注。目前OSCs已经实现了超18%的光电转换效率(PCE)。随着非富勒烯体受体(NFAs)材料的快速发展,开发更多、更好地与之能级匹配、吸收互补、相容性良好的聚合物给体显得尤为重要。尽管目前最具代表性的聚合物给体材料PM6取得了令人瞩目的成就,但是,PM6也存在一些缺陷,比如最高占据分子轨道(HOMO)能级不够低,性能依赖于分子量的精确控制,形貌和性能对化学结构变化敏感等。目前,针对PM6分子结构进行修饰,是丰富给体材料和提升器件效率的有效途径。


基于此,南昌大学吴飞燕副教授团队和江西理工大学黄斌等通过无规共聚的策略将噻吩[3,4-c]吡咯-4,6-(5H)-二酮(TPD)单元引入到D-A型交替共聚物给体PM6的主链中,合成了两种D-A1-D-A2型无规共聚物给体PM6-TPD-5%和PM6-TPD-10%。得益于TPD的强吸电子能力和良好的共平面性,通过无规共聚的策略微调TPD单元在聚合物PM6骨架中的摩尔比,可以有效的调控能级、吸收、电荷转移性能和形貌等。与PM6:Y6相比,基于PM6-TPD-5%:Y6展现出更高的开路电压(0.860V),更平整的共轭主链以及更佳的分子堆叠和更理想的聚集形态,最终获得了16.3%的效率。无规共聚物PM6-TPD-5%不仅在分子结构设计上极其简单,而且具有很好的性能重现性。有趣的是,研究表明开路电压并不总是与第三种成分成比例增加。此外,通过三元共混策略将给体PM6-TPD-5%引入到PM6:Y6二元体系制备了三元器件,基于PM6: PM6-TPD-5%:Y6的三元OSCs获得了17.1%的效率。结果表明,无规共聚是设计高性能给体的可行策略且两种具有相似结构和吸收性能的聚合物在三元器件中也能获得显著的效率提升。

文信息

Random Copolymerization Strategy for Host Polymer Donor PM6 Enables Improved Efficiency Both in Binary and Ternary Organic Solar Cells

Na Yang, Yujun Cheng, Seoyoung Kim, Bin Huang*, Zuoji Liu, Jiawei Deng, Jing Wang, Changduk Yang*, Feiyan Wu*, Lie Chen


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200138


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0