【成果简介】
近日，来自苏州大学的张茂杰教授（通讯作者）团队在Nano Energy发文，题为：“Chlorine substituted 2D－conjugated polymer for high－performance polymer solar cells with 13．1％ efficiency via toluene processing”。研究人员设计并合成了一种新的D－A型两维共轭聚合物PM7，它含有氯化噻吩基苯并二噻吩（ BDT － 2Cl ）给体单元和苯并二噻吩－4，8－二酮受体单元。与无氯取代的对照聚合物PBDB－T相比，PM7具有较低的HOMO能级、较高的吸收系数、较强的结晶性和较高的载流子迁移率。此外，以PM7为给体、IT－4F为受体的光伏器件在使用非卤溶剂甲苯做溶剂时，在获得0．88 V的高开路电压、20．9 mA·cm－2的短路电流密度的同时，填充因子（ FF ）为71．1 ％的，从而取得了13．1 ％的能量转化效率（ PCE ）。而相同条件下， PBDB － T ： IT － 4F体系的PSC在低Voc为0．67 V的条件下仅表现出5．8 ％的低PCE。13．1％的PCE是迄今为止报告的非卤溶剂制备的光伏器件能量转化效率最高值之一。这些结果表明，氯取代是设计高性能共轭聚合物光伏材料的一种简单有效的策略。
【总结】
研究人员设计合成了基于一种新的含氯的BDT－2Cl给体单元的聚合物PM7，并将其作为给体应用于非富勒烯有机太阳能电池。与传统的分子主链上带有氯取代基的氯化聚合物不同，PM7在聚合物共轭侧链上氯化，有利于减弱Cl原子在聚合物主链上的空间位阻效应。与PBDB－T相比，PM7具有较低的HOMO能级、较高的吸收系数、较强的结晶性和较高的载流子迁移率。此外，基于PM7： IT－4F的甲苯作溶剂的光伏器件得到了Voc为0．88 V、Jsc为20．9 mA·cm － 2和FF为71．1 ％的情况下，PCE高达13．1 ％，而基于PBDB － T ： IT － 4F的PSC仅获得5．3 ％的PCE。13．1 ％的PCE是迄今为止报道的非卤溶剂制备的光伏器件的最高值之一。结果表明，氯代是设计高性能聚合物光伏材料的一种简单、廉价、有效的策略。
