新型含硒给体材料在非富勒烯有机太阳能电池中取得重要进展

与富勒烯相比,非富勒烯受体具有吸收与能级可调、合成简便、加工成本低、溶解性能优异等特点,近年来发展迅速,并越来越受到关注。但与之相匹配的聚合物给体材料发展相对较慢,如:早期的聚3-己基噻吩(P3HT),因其光谱吸收较窄及相对较高的HOMO能级等天然不足,基于P3HT给体的非富勒烯有机太阳能电池光电转化效率较低。近两年,随着高性能非富勒烯受体材料的进一步突破,设计并合成与非富勒烯受体光谱、能级更匹配的聚合物给体材料正在面临挑战。

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最近,北京航空航天大学孙艳明教授课题组和中国科学院化学研究所的王朝晖研究员报道了基于受体材料硫杂二聚苝酰亚胺(SdiPBI-S)和宽带隙聚合物给体材料PDBT-T1制备的非富勒烯有机太阳能电池,首次突破了基于非富勒烯受体材料的有机太阳能电池的新纪录,达到了7.16%的光电转化效率。在此基础上,孙艳明教授课题组通过合理设计并合成一种新型含硒聚合物给体材料聚[1,3-二(2-烷基-噻吩基)-硒吩-[3,4:4,5]-苯并-[1,2-c]-噻吩-4,8-二酮] (PBDTS-Se),与受体材料SdiPBI-S制备了非富勒烯有机太阳能电池器件。研究发现,该光伏器件其具有宽光谱吸收、高空穴/电子迁移率、良好形貌特征及较小相分离尺寸等特点,其光电转化效率可达8.22%。此研究表明,合理设计并合成新型聚合物给体材料对非富勒烯有机太阳能电池发展至关重要。相关论文发表在Advanced Science上(Advanced Science, 2016, DOI: 10.1002/advs.201600117)。