長春應化所：側鏈活化共軛聚合物及其在光伏器件的應用
今天和大家分享一篇關于側鏈共軛聚合物的angew通訊，題為：“Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers Bearing Branched Oligo(Ethylene Glycol) Side Chains for Photovoltaic Devices”，中文為“基于吡咯并吡咯二酮合成的帶有樹狀乙烯乙二醇側鏈的共軛聚合物及其在光伏器件的應用”。通訊作者為中科院長春應化所的 劉俊 研究員（下圖左）和 王利祥 研究員（下圖右）。
關鍵詞：共軛聚合物、介電常數、低聚糖（乙烯乙二醇）、支鏈、太陽能電池
共軛聚合物對于可溶液加工的有機光電器件至關重要。科學家在開發新型聚合物骨架方面做出了巨大努力，但是卻很少研究側鏈。王等把樹枝狀乙烯乙二醇低聚糖作為聚合物側鏈進行了相關研究。與傳統的烷基側鏈相比，樹枝狀OEG側鏈使得到的共軛聚合物ππ堆積距離更小，空穴遷移率更高，帶隙更小，介電常數更高，表面能更大。該共軛聚合物在聚合物太陽能電池上表現優異，近紅外響應的能量轉移效率達到5.37%，并且活性層厚度對其影響不大。增加的介電常數，聚合物太陽能電池的優異表現，和活性層厚度的低相關性等均表明，樹狀OEG支鏈是一種很有前景的烷基側鏈的替代品。
圖一、樹狀OEG側鏈
a：樹狀OEG側鏈和烷基側鏈比較示意圖
b：化學結構和合成路線。
圖二、 四種聚合物的理化參數
圖三、四種聚合物的相關表征
a,四種聚合物旋涂膜的Gl-XRD圖案
b,四種聚合物的紫外可見吸收光譜
c,四種聚合物的LUMO/HOMO能級
d,四種聚合物相對介電常數和頻率的關系
圖四、 基于四種聚合物的聚合物太陽能電池
a,基于四種聚合物的聚合物太陽能電池的電流-電壓曲線
b,基于四種聚合物的聚合物太陽能電池的外量子效率曲線
圖五、 基于四種聚合物的聚合物太陽能電池的參數
圖六、四種聚合物和PC71BM混合后的TEM表征
把四種聚合物和PC71BM混合后得到厚度大約為100nm的活性層，TEM照片。白色標尺表示200nm
圖七、 不同厚度的活性層
a, 不同厚度活性層的電流-電壓曲線b, 不同厚度活性層的外量子效率曲線
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