Adv.Energy Mater：供體聚合物對非富勒烯聚合物太陽能電池中受體分子的影響

【背景介紹】

基于聚合物供體和非富勒烯小分子受體（SMAs）的非富勒烯聚合物太陽能電池（PSCs）近來受到相當大的關注。雖然大部分進展是由新型SMAs的發展驅動的，但是供體聚合物在實現有效的非富勒烯PSCs方面也起著重要的作用。然而，聚合物供體的選擇如何影響SMAs和非富勒烯混合物的形態和性能尚不清楚。

【成果簡介】

近日，香港科技大學顏河教授、北卡羅萊納州立大學Harald Ade（共同通訊）等人在Advanced Energy Materials發表題為“Influence of Donor Polymer on the Molecular Ordering of Small Molecular Acceptors in Nonfullerene Polymer Solar Cells”的文章。該團隊基于與五種不同的供體聚合物共混的ITIC-Th研究了一系列非富勒烯混合物。通過定量形態分析，確定了SMA的（010）相干長度，建立了SMA的相干長度與器件填充因子（FF）的正相關關系。研究表明，供體聚合物可以顯著改變SMA的分子序列，從而提高混合物的電子遷移率。

【圖文導讀】

圖1 化學結構及UV-vis吸收光譜

a）ITIC-Th和供體聚合物的化學結構

b）固體膜中純物質的歸一化UV-vis吸收光譜

c）從電化學循環伏安法和光學帶隙估算的材料的能級

圖2 電流密度-電壓特性就EQE光譜

a）AM 1.5G太陽能模擬光照明下的電流密度-電壓特性

b）BHJ太陽能電池的EQE光譜

圖3 2D-GIWAXS圖案

PffBT4T-2DT:ITIC-Th, PffBT-T3:ITIC-Th, PTFB-P:ITIC-Th, PTFB-O:ITIC-Th, PTB7-Th:ITIC-Th,ITIC-Th薄膜的2D-GIWAXS圖案

圖4 J_SC曲線圖

（010）SMA的相干長度與非富勒烯PSCs的相應裝置FF和J_SC曲線圖，缺點表示數據點，紅星是以前的文獻。

圖5 R-SoXS曲線

五種混合物的厚度歸一化和洛倫茲校正的R-SoXS曲線

【小結】

本研究詳細描述了一系列高性能聚合物：結晶SMA BHJ系統中電荷傳輸，器件性能和SMAπ-π堆疊相干長度之間的相關性。PSC器件參數的變化很大程度上取決于供體聚合物的選擇，這可以根據膜形態來理解。開發具有合適能級的相容性供體聚合物，互補吸收光譜同時增加SMA的分子序列可能是在非富勒烯PSC中實現更高PCE（超過13％）的有用策略。

文獻鏈接：Influence of Donor Polymer on the Molecular Ordering of Small Molecular Acceptors in Nonfullerene Polymer Solar Cells（Adv.Energy Mater,2017,DOI:10.1002/aenm.201701674）

本文由材料人新能源組Allen供稿，材料牛整理編輯。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部大家庭。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：RDD-2011-CHERISH，任丹丹，我們會邀請各位老師加入專家群。

材料測試、數據分析，上測試谷！