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非对称硅氧烷功能化侧链助力高性能光伏用给体共聚物
摘要： 本研究开发了三种苯并二噻吩(BDT)-苯并三唑(BTA)交替连接的宽带隙(WBG)共聚物(PDBTFBTA-2T、PBDTFTBA-TSi和PBDTFBTA-2Si)，其带有对称或不对称共轭侧链，用于高效非富勒烯聚合物太阳能电池。系统研究了侧链对称性对这些给体聚合物整体性能的影响。结果表明：引入的硅氧烷官能团对所制备聚合物的吸收光谱和前线轨道能级影响较小，但显著改善了聚合物给体与非富勒烯受体的相容性。随着硅氧烷官能团含量增加，聚合物给体与Y6受体的相容性提升，导致相畴尺寸减小且混合相增多。值得注意的是，具有不对称侧链的PBDTFTBA-TSi活性层展现出更平衡的相容性、载流子迁移率和相分离特性，有利于激子扩散与解离。最终PBDTFTBA-TSi器件实现了14.18%的冠军功率转换效率(PCE)，较对称结构的PBTFBTA-2T器件(PCE=11.76%)和PBDTFBTA-2Si器件(PCE=11.92%)分别提升20.6%和19.0%。该研究证明基于硅氧烷官能团的不对称侧链工程是设计高性能聚合物给体半导体的有效策略。
关键词： 分子设计策略、非富勒烯聚合物太阳能电池、硅氧烷官能团、宽带隙共聚物、不对称侧链
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于二氟苯并恶二唑的共轭聚合物用于高效非富勒烯聚合物太阳能电池，具有低电压损失
摘要： 基于二氟苯并恶二唑(ffBX)和寡聚噻吩，我们设计并合成了两种用于聚合物太阳能电池(PSCs)的给体-受体(D-A)共轭共聚物PffBX-2T和PffBX-TT。与基于二氟苯并噻二唑(ffBT)单元的聚合物相比，这两种ffBX基聚合物具有相同的光学带隙(~1.62 eV)，但最高占据分子轨道(HOMO)能级更低。由于HOMO能级下移，基于PffBX-2T和PffBX-TT的PSCs表现出更低的电压损失，其开路电压(Voc)比采用ffBT基聚合物的器件高出约0.1 V。因此，基于ffBX基聚合物的器件获得了更高的光伏性能。以PffBX-2T和PffBX-TT作为给体的非富勒烯PSCs功率转换效率(PCE)分别达到8.72%和10.12%。PffBX-TT的优异器件性能源于高效的激子解离、电荷传输以及较弱的电荷复合，这可归因于共轭主链有利的面朝堆积方式和共混膜中理想的形貌结构。本研究表明二氟苯并恶二唑是构建高性能非富勒烯PSCs共轭聚合物的有前途的结构单元。
关键词： 电压损失、二氟苯并恶二唑、烷基噻吩侧链、非富勒烯聚合物太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于苝二酰亚胺的非富勒烯聚合物太阳能电池通过智能分子设计与超分子形貌优化实现超过11%的效率
摘要： 通过将三个PDI骨架围绕具有不同构型和电子态的三维中心核（如三苯基膦(TPP)、三苯基氧化膦(TPO)和三苯基硫化膦(TPS)）展开，开发了一系列苝二酰亚胺(PDI)衍生物——TPP-PDI、TPO-PDI和TPS-PDI用于非富勒烯聚合物太阳能电池(NF-PSCs)。这些小分子受体因具有相似的主链结构而呈现"三翼螺旋桨"构型。通过氧化和硫化作用改变磷原子的电子密度，降低了"回折"强度，从而形成扭曲程度更小的分子构象。氧原子更强的吸电子能力使TPO-PDI具有最小的分子扭曲度，从而提升了该复合物的结晶性。基于PTTEA:TPO-PDI的NF-PSCs展现出8.65%的高光电转换效率(PCE)。最终，通过引入4,4'-联苯酚作为添加剂，实现了O-H···F和O-H···O-P超分子相互作用产生的联合"分子锁"效应，成功促进了纤维状相分离和共混形貌优化，获得了11.01%的最高PCE——这是目前基于PDI受体的NF-PSCs所记录的最高数值。
关键词： 三苯基氧化膦核、非富勒烯聚合物太阳能电池、分子锁、氢键、苝二酰亚胺受体
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过n型侧链实现自掺杂小分子共轭电解质，用于高效非富勒烯聚合物太阳能电池
摘要： 我们通过侧链工程开发了一系列新型小分子共轭电解质（SMCEs）。引入的n型1,3,4-噻二唑/1,3,4-恶二唑侧链使相关SMCEs具有自掺杂特性和高电子导电性。在非富勒烯聚合物太阳能电池中作为阴极中间层使用时，实现了高达13.21%的功率转换效率（PCE），并具有优异的厚度不敏感性。
关键词： 厚度不敏感特性、侧链工程、功率转换效率、非富勒烯聚合物太阳能电池、小分子共轭电解质
更新于2025-09-11 14:15:04