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        南边 科技大年夜 学何凤副传授 课题组在侧链悬挂 的多氯代替 聚合物太阳电池给体bst818贝斯特官方网站 方面取得重要 进展
        2018-05-11  来源 :中国聚合物网

          近日,南边 科技大年夜 学何凤副传授 团队在《ACS Applied Energy Materials》揭橥 了题为“Chlorination of Side Chains: A Strategy for Achieving a High Open Circuit Voltage Over 1.0 V in Benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-Based Non-Fullerene Solar Cells”的文章(DOI: 10.1021/acsaem.8b00506)。

          在该工作中,作者基于之前在氯代替 聚合物给体方面的工作基本 (Macromolecules, 2017, 50, 9617?9625, ACS Energy Lett., 2017, 2, 1971–1977,J. Mater. Chem. A, 2018, 6 , 2942–2951),不合 于氟代替 聚合物复杂 的合成进程 ,氯原子可以经过进程 加倍 简化的合成步调 引入到聚合物给体bst818贝斯特官方网站 中,同时实验 成果 发明 将多个氯原子直接引入到聚合物的骨架中时,固然 由于 氯原子的吸电子感化 和其空的3d轨道可以容纳共轭单位 的π电子,导致聚合物的最高占据 轨道(HOMO)的能级着落 ,从而在器件上可以取得较高的开路电压(Voc),但同时由于 多个氯原子大年夜 的空间位阻效应,会在很大年夜 程度 上会破坏 聚合物骨架的平面性,是以 影响份子间的相互 感化 ,同时也减弱 了份子间的电荷传输才能 ,影响器件效率 ,是以 若何 均衡 开路电压与短路电流之间的关系极具挑衅 。

        图1. (a)侧链悬挂 的多氯代替 聚合物PBClT的构造 设计和(b)单体BDT-2Cl和聚合物PBClT的合成线路

        图2.(a)聚合物和受体bst818贝斯特官方网站 ITIC的能级(b)聚合物PBClT分别 于受体bst818贝斯特官方网站 ITIC、PC61BM和PC71BM构成 的器件的J-V曲线

          南边 科技大年夜 学何凤副传授 研究 团队基于之前的研究 成果 ,经过进程 公道的构造 设计,如图1所示,合成出了共轭侧链悬挂 的多氯代替 聚合物PBClT,并进行了深入 过细 的研究 。研究 注解 ,聚合物PBClT相对PTB7-Th,薄膜接收 仅仅产生 了6 nm的蓝移,光学带隙也仅仅产生 了渺小 的改变 。这是由于氯原子是被引入到了聚合物PBClT的共轭侧链的两端 ,几近没有产生 空间扭曲,所以氯原子对聚合物骨架的构型没有产生 影响,也不会明显 改变 份子间的相互 感化 。多个氯原子的侧链悬挂 方法 的引入,不只 没有改变 聚合物的构型,并且 由于 氯原子与π电子间的共振感化 ,使聚合物的HOMO能级着落 。相对PTB7-Th,PBClT的HOMO能级为5.47 eV,着落 了0.2 eV,有助于Voc的进步 。在没有任何溶剂添加剂处理 的情况 下,基于PBClT:ITIC体系 的有机太阳能电池取得了1.01 V的开路电压Voc、8.46%的光电转化效率 和13.95 mA cm-2的短路电流。从器件性能 可以看出,起首 相对PTB7-Th的太阳器件,光电转化效率 有近22%的进步 ,同时在取得高开路电压Voc的情况 下,短路电流Jsc没有产生 明显 的着落 ,是以 该项研究 奇妙 地解决了均衡 开路电压Voc与短路电流Jsc之间关系的困难,对将来 聚合物给体份子的功能 设计和若何 进步 有机太阳能电池的器件性能 供给 了新的思路 和办法 。

          该工作的第一作者为南边 科技大年夜 学-北京大年夜 学结合 培养 博士生晁鹏杰,通讯 作者为南边 科技大年夜 学化学系何凤副传授 ,合营 通讯 作者为美国阿贡国度 实验 室陈伟传授

          论文链接:

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