全聚合物太阳能电池具有形态稳定性和机械强度极佳的独特优势,被认为具有很大的实际应用前景。研究表明,桥接原子可以微调光伏材料的光电性能。然而,迄今为止,还没有关于聚合物受体的桥连原子如何影响分子特征和活性层形态的报道。查尔姆斯理工大学Ergang Wang , 暨南大学Lintao Hou, 蔚山科学技术大学校Changduk Yang 和韩国科学技术院Taek-Soo Kim 团队开发了具有不同桥接原子(C,Si和Ge)的聚合物受体,并且发现桥接原子显著影响分子吸收和电子迁移率以及活性层的形态和机械强度。
本文要点:
1)开发了三种具有不同桥联原子(即C,Si和Ge)的窄带隙聚合物受体PF2-DTC,PF2-DTSi和PF2-DTGe。研究发现,这种不同的桥连原子会显著影响聚合物受体的结晶度,消光系数,电子迁移率以及相关活性层的形态和机械强度。
2)在全聚合物太阳能电池(all-PSC)中,这些聚合物受体实现了8.0%以上的高效率(PCE),而PF2-DTSi因其改善的激子离解,电荷传输和优化形貌而获得了10.77%的最高PCE。此外,基于PF2-DTSi的活性层表现出优异的机械强度,具有9.3 MJ m-3的高韧性值和8.6%的大断裂伸长率,这对于柔性器件的实际应用具有很大优势,实现了6.37%的效率。结果,在以约4 mm的弯曲半径弯曲并松弛1200次后,基于PF2-DTSi的柔性全PSC保留了其初始PCE的90%以上。
总而言之,这项工作为通过优化全PSC的桥连原子开发有效的聚合物受体提供了行之有效的策略。
Qunping Fan et al. Mechanically Robust All-Polymer Solar Cells from Narrow Band Gap Acceptors with Hetero-Bridging Atoms,Joule, 2020
DOI: 10.1016/j.joule.2020.01.014.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120300441#!