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具有可控结晶特性的萘二酰亚胺基三元共聚物，用于制备全聚合物太阳能电池中高电子迁移率和最佳共混形貌

DOI：10.1021/acs.chemmater.0c00055 期刊：Chemistry of Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们报道了一系列新型n型无规共聚物（P(NDI2OD-Se-Th x)，其中x=0、0.5、0.7、0.8、0.9、1.0），这些共聚物由萘二酰亚胺（NDI）、硒吩-2,2'-噻吩（Se-Th）和硒[3,2-b]噻吩（SeTh）组成，用于制备高效全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和有机场效应晶体管（OFETs）。为研究聚合物结晶度对器件性能的影响，我们调节了P(NDI2OD-Se-Th x)中Se-Th与SeTh组分的比例，发现随着Se-Th比例升高，结晶性增强。因此OFET电子迁移率随Se-Th比例增加而提升，在P(NDI2OD-Se-Th 1.0)中达到最高值1.38×10?1 cm2 V?1 s?1。然而基于PBDB-T:P(NDI2OD-Se-Th x)的全聚合物太阳能电池性能与Se-Th比例呈非线性关系，其中P(NDI2OD-Se-Th 0.8)表现出最优性能，功率转换效率达8.30%。这归因于更高Se-Th比例下全聚合物共混物中更强的结晶驱动相分离。在P(NDI2OD-Se-Th 0.8)的最优结晶度条件下，全聚合物太阳能电池的相分离程度、畴纯度和电子迁移率均实现优化，从而增强了电荷产生与传输。本研究阐明了通过调控结晶性与电学性能来设计适用于高效OFETs和全-PSCs的功能性n型聚合物的结构-性能-效能关系。
作者： Jin-Woo Lee，Min Jae Sung，Donguk Kim，Seungjin Lee，Hoseon You，Felix Sunjoo Kim，Yun-Hi Kim，Bumjoon J. Kim，Soon-Ki Kwon
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过调节P(NDI2OD-Se-Th x)聚合物中Se-Th和SeTh基团的组成，研究聚合物结晶度对全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和有机场效应晶体管（OFETs）性能的影响。

研究成果

研究表明，通过调节硒-噻吩（Se-Th）和硒噻吩（SeTh）单元的组成来控制n型半导体聚合物的结晶度，可显著提升全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和有机场效应晶体管（OFETs）的性能。其中P(NDI2OD-Se-Th 0.8)材料实现了结晶度与相分离的最佳平衡，从而获得高效的电荷产生与传输，展现出最优性能。

研究不足

该研究聚焦于结晶度对全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和有机场效应晶体管（OFETs）性能的影响，但未深入探究分子量或侧链修饰等其他因素的作用。

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