Solar RRL:一种可与具有不同带隙的聚合物给体匹配的高效非富勒烯电子受体

近年来,科研工作者花了大量的精力和心血开发非富勒烯受体材料来匹配聚合物太阳能电池(PSC)中的高性能聚合物供体,并且基于聚合物给体和非富勒烯受体的PSC已经实现了超过13%功率转换效率(PCE)。尽管非富勒烯受体的发展迅速,但很少有人研究非富勒烯受体的普适性。不同于传统的富勒烯受体,如PC61BM和PC71BM,可与不同的带隙聚合物给体匹配良好,非富勒烯受体很少被报道适用于不同带隙的聚合物给体。

近日,中科院化学研究所詹传郎教授课题组和合作者香港科技大学颜河教授以及博士后刘焘等人报道了一个非富勒烯受体(BTTIC)。将其与不同带隙的聚合物给体(宽带隙的J71(1.92 eV),中带隙的PBDB-T(1.80 eV)和窄带隙PTB7-Th(1.58 eV))共混时均能实现较高的效率,分别为12.8%,13.2%和10.4%,其效率明显高于基于相同给体的富勒烯受体太阳能电池。而且基于三种器件的填充因子均超过了70%,表明受体BTTIC与三中给体均能实现较好的薄膜形貌,从而有利于电荷的传输和收集。值得一提的是,基于J71, PBDB-T和PTB7-Th的能量损失分别为0.54, 0.56和 0.60 eV,明显低于文献中报道的基于相同给体的PSCs.

除此之外,研究人员还研究了另一种中带隙聚合物给体PffBT4T-20D,其在氯仿中显示出较差的溶解性。通过将PffBT4T-20D和BTTIC的沸腾的氯仿溶液旋涂制备活性层可以实现高达10.18%的PCE,明显高于常温氯仿制备活性层的器件效率(4.78%)。该文章在线发表在Solar RRL(DOI: 10.1002/solr.201800376)上。