Adv.Energy Mater：供体聚合物对非富勒烯聚合物太阳能电池中受体分子的影响

【背景介绍】

基于聚合物供体和非富勒烯小分子受体（SMAs）的非富勒烯聚合物太阳能电池（PSCs）近来受到相当大的关注。虽然大部分进展是由新型SMAs的发展驱动的，但是供体聚合物在实现有效的非富勒烯PSCs方面也起着重要的作用。然而，聚合物供体的选择如何影响SMAs和非富勒烯混合物的形态和性能尚不清楚。

【成果简介】

近日，香港科技大学颜河教授、北卡罗莱纳州立大学Harald Ade（共同通讯）等人在Advanced Energy Materials发表题为“Influence of Donor Polymer on the Molecular Ordering of Small Molecular Acceptors in Nonfullerene Polymer Solar Cells”的文章。该团队基于与五种不同的供体聚合物共混的ITIC-Th研究了一系列非富勒烯混合物。通过定量形态分析，确定了SMA的（010）相干长度，建立了SMA的相干长度与器件填充因子（FF）的正相关关系。研究表明，供体聚合物可以显著改变SMA的分子序列，从而提高混合物的电子迁移率。

【图文导读】

图1 化学结构及UV-vis吸收光谱

a）ITIC-Th和供体聚合物的化学结构

b）固体膜中纯物质的归一化UV-vis吸收光谱

c）从电化学循环伏安法和光学带隙估算的材料的能级

图2 电流密度-电压特性就EQE光谱

a）AM 1.5G太阳能模拟光照明下的电流密度-电压特性

b）BHJ太阳能电池的EQE光谱

图3 2D-GIWAXS图案

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图案

图4 J_SC曲线图

（010）SMA的相干长度与非富勒烯PSCs的相应装置FF和J_SC曲线图，缺点表示数据点，红星是以前的文献。

图5 R-SoXS曲线

五种混合物的厚度归一化和洛伦兹校正的R-SoXS曲线

【小结】

本研究详细描述了一系列高性能聚合物：结晶SMA BHJ系统中电荷传输，器件性能和SMAπ-π堆叠相干长度之间的相关性。PSC器件参数的变化很大程度上取决于供体聚合物的选择，这可以根据膜形态来理解。开发具有合适能级的相容性供体聚合物，互补吸收光谱同时增加SMA的分子序列可能是在非富勒烯PSC中实现更高PCE（超过13％）的有用策略。

文献链接：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组Allen供稿，材料牛整理编辑。

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部大家庭。

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及内容合作可加编辑微信：RDD-2011-CHERISH，任丹丹，我们会邀请各位老师加入专家群。

材料测试、数据分析，上测试谷！