Small Methods: 共轭聚电解质主链调控制备高效聚合物太阳电池界面材料

聚合物太阳电池具有柔性、质轻、低成本溶液加工等优点。界面材料作为聚合物太阳电池的重要组成部分,其能够降低金属电极功函、增强电极的电子收集能力以及提高太阳电池器件性能。共轭聚电解质(Conjugated Polyelectrolytes)是一类性能优良的界面材料,其具有水/醇溶极性基团,能够采用环境友好型溶剂(如水、醇等)加工。除此之外,其水/醇溶侧链的对离子还能对n型共轭主链形成掺杂,提高共轭聚电解质的电子传输特性以及光伏器件性能。近年来,水/醇溶共轭聚电解质由于在聚合物太阳电池界面调控方面的卓越性能受到了越来越多的关注。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室黄飞教授课题组在Small Methods期刊上发表文章,系统研究了水/醇溶共轭聚电解质中主链结构变化对材料吸收光谱、能级结构以及载流子传输特性/迁移率等性能的影响。作者通过调节共轭聚电解质中给电子单元与吸电子单元(萘并酰亚胺)的比例合成了系列共轭聚电解质。研究发现,随着萘并酰亚胺单元在共轭聚电解质主链中比例的增加,共轭聚电解质的光稳定性得到显著提高,能级明显下调,自掺杂能力显著增强,电子迁移率显著提高。除此之外,这些共轭聚电解质能够成功应用于聚合物太阳电池的界面调控中,增强界面接触,诱导界面掺杂并显著提高了聚合物太阳电池的器件性能。文章指出在水/醇溶共轭聚电解质主链中引入更多的萘并酰亚胺吸电子单元将有利于提升界面材料的传输特性以及厚膜器件的光伏性能,有利于未来采用卷对卷印刷工艺制备大面积聚合物太阳电池器件。相关工作发表在 Small Methods 2018, 1700407上。