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: 余永高 刘治田 刘熙 张拨 段春晖 黄飞
• 来源期刊: 高分子学报
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 620-631
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20011

摘要

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0.92V,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.