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双组分随机法合成高效全聚合物太阳能电池用供体聚合物——采用绿色溶剂加工工艺

DOI：10.1021/acsami.9b15936 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 全聚合物太阳能电池（all-PSCs）具有优异的热稳定性和机械应力形貌稳定性。要实现其作为柔性或可穿戴器件的全部潜力，亟需采用绿色溶剂配合简单后处理工艺制备全-PSCs，从而避免在柔性基底上进行热退火处理。这对材料设计提出了严峻挑战——必须通过调控溶解性、聚集态和形貌来适配相应性能要求。为此，本研究通过在D-A型聚合物给体中仅改变D-A摩尔比，开发出简便的双组分随机共聚策略?；诟貌呗?，设计合成了系列新型随机聚合物PBDTa-TPDb（其D组分2D-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)与A组分噻吩[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(TPD)的摩尔比各异）。研究发现，随机给体PBDTa-TPDb的能级、光吸收、溶解性及堆积结构均随D-A摩尔比变化显著。通过制备PBDTa-TPDb/P(NDI2HD-T)器件，系统探究了加工溶剂与D-A型随机聚合物组分的协同效应。结果表明：通过调控随机给体组分，可合理优化纳米级形貌、体异质结的平衡混溶性/结晶性及光伏性能。最终，基于最优给体PBDT5-TPD4的旋涂型全-PSC在绿色溶剂工艺中实现了8.20%的最高光电转换效率（PCE），优于参比聚合物器件（PCE：6.41%）。该效率是目前BDT-TPD基给体全-PSCs的最高纪录，且优化器件表现出优异的活性层厚度不敏感性和良好稳定性。
作者： Wenhuai Feng，Zhenkun Lin，Cuiying Lin，Wen Wang，Qidan Ling
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过在D-A型聚合物给体上采用简单的双组分随机策略，调节D-A摩尔比合成新型无规聚合物，从而开发出适用于绿色溶剂加工的高效全聚合物太阳能电池。

研究成果

双组分随机策略应用于D-A型聚合物给体，能够合成具有可调性能的新型随机聚合物，从而实现绿色溶剂加工的高效全聚合物太阳能电池。最优给体PBDT5-TPD4实现了8.20%的高功率转换效率，证明了该方法开发高性能全聚合物太阳能电池的潜力。

研究不足

该研究聚焦于全聚合物太阳能电池用新型无规聚合物的合成与表征，但器件的性能可能受限于聚合物在绿色溶剂中的溶解性与可加工性。

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