聚噻吩是有机太阳能电池的有效供体之一,其具有简单的化学结构,因此其生产成本较低。然而,它们的光伏性能远远落后于供体-受体型聚合物,尤其是当与聚合物受体共混时,形态控制是一个巨大的挑战。在这里,中国科学院Hou Jianhui、Yao Huifeng系统地研究了聚噻吩-聚合物-受体(PY-IT)组合中的分子间相互作用,并建立了化学结构与共混物相容性之间的合理关系。
本文要点:
1)结果表明,静电力在决定供体-受体分子间相互作用能方面起着关键作用。在P3HT的主链中引入吸电子官能团可以增加静电电势(ESP)并抑制与PY-IT的分子间相互作用。
2) 由于适当的混溶性和提高的畴纯度,相应的聚合物PDCBT具有15.3%的高功率转换效率(PCE),这是聚噻吩基全聚合物太阳能电池(所有PSC)中的最高值,这对推进其实际应用至关重要。
Lijiao Ma et.al Morphology control by tuning electrostatic interactions for efficient polythiophene-based all-polymer solar cells Chem 2023
DOI: 10.1016/j.chempr.2023.04.021
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.04.021