Small Methods: 无规共聚助力绿色溶剂制备高效全聚合物太阳能电池

全聚合物太阳能电池(all-PSCs)的活性层因为其具有极好的柔韧性,光、热稳定性及良好的成膜性在大面积、高通量、可印刷太阳能电池制备过程中表现了巨大的优势,并有望在光伏建筑一体化等应用领域实现大规模生产。然而,全聚合物太阳能电池活性层不仅容易产生大尺度相分离、而且所使用的含卤溶剂和添加剂具有较大毒性、并增加工艺成本和工艺流程,极大的限制了其进一步应用。为了解决这些问题,开发新型可绿色溶剂加工,无添加剂的活性层材料对全聚合物太阳能电池的发展尤为重要。

基于以上研究背景,韩国蔚山国家科学技术研究院Changduk Yang教授在能源领域国际著名期刊Small Methods上发表重要成果,开发出可无毒溶剂加工、无添加剂的高稳定性全聚合物太阳能电池活性层材料PJ25:N200-F30体系,获得8.0 %的光电转换效率。具体工作是采用两种受体单元BDD和FTAZ与含Si原子的苯并二噻吩给体单元通过无规共聚方法获得了一系列含有不同给受体单元比例的聚合物给体材料。当聚合物给体材料中BDD单元含量为25 mol%时,不仅在2-甲基四氢呋喃非卤溶剂中具有良好的溶解性,而且还可以和氟化的聚合物受体材料N2200-F30表现出了良好的相容性。在无需添加剂条件下,电池效率接近8%。该工作通过无规共聚方法很好的揭示了分子结构、光物理性质和电池性能之间的关系,为今后发展基于绿色溶剂的高效全聚合物太阳能电池材料设计提供了有效的途径。

相关工作以“Toxic Solvent- and Additive-Free Efficient All-Polymer Solar Cells via a Simple Random Sequence Strategy in Both Donor and Acceptor Copolymer Backbones”为题在线发表在Small Methods(DOI: 10.1002/smtd.201900696)上。