基于3,4-二氰基噻吩的宽带隙共轭聚合物的设计合成与光伏应用

作者：张拨; 余永高; 刘治田; 刘熙; 段春晖; 黄飞

来源：Acta Polymerica Sinica, 2020, 51(06): 620-631.

• 有机太阳电池
• 共轭聚合物
• 宽带隙
• 给体材料
• 3
• 4-二氰基噻吩

利用3,4-二氰基噻吩（DCT）为电子受体单元,苯并双噻吩（BDT）为电子给体单元,并结合不同侧链取代的噻吩为π桥,设计合成了一系列新型宽带隙共轭聚合物:PB3TCN-C32、PB3TCN-C36、PB3TCN-C36-R以及PB3TCN-C40.这些聚合物具有较宽的光学带隙（> 1.8 eV）、较深的最高占有分子轨道（HOMO）能级.与非富勒烯受体（IT-4F）结合制备了有机太阳电池器件,其中聚合物PB3TCN-C40实现了高达11.2%的能量转换效率（PCE）,其开路电压(Voc)为0.92 V,短路电流密度(Jsc)为18.9 mA cm-2,填充因子（FF）为0.64,是目前文献报道基于氰基噻吩类聚合物材料的最好结果.同时,该体系具有低至0.6 eV的能量损失.这些结果表明DCT是一种极具潜力的实现宽带隙、深HOMO能级共轭聚合物的构筑单元,有望实现更高能量转换效率的有机太阳电池.

• 单位
  五邑大学; 华南理工大学; 武汉工程大学