对于高性能聚合物太阳能电池(PSC),在供体和受体之间的较小的前钱分子轨道偏移处实现有效的电荷转移至关重要。李永舫院士团队合成了一种新的宽带隙聚合物供体PTQ11和一种新的低带隙受体TPT10,并报告了基于PTQ11:TPT10的效率(PCE)PSC(PCE = 16.32%)。TPT10是Y6的单溴衍生物,而不是二氟取代,并且比Y6具有-3.99 eV的最低未占据分子轨道能级(ELUMO)和-5.52 eV的EHOMO上移。PTQ11是低成本聚合物供体PTQ10的衍生物,在其喹喔啉单元上带有甲基取代基,与PTQ10相比,其EHOMO值上调了-5.52 eV,分子结晶更强,空穴传输能力更好。基于PTQ11:TPT10的PSC表现出高效的激子解离和空穴转移,因此证明了PCE为16.32%,Voc为0.88 V,Jsc为24.79 mA cm-2,FF为74.8%,即使施主PTQ11和受主TPT10之间的∆EHOMO(DA)值为零。结果证明,对于零∆EHOMO(D-A)的PSC,有效的空穴传输和高效率是可行的,这对于理解电荷传输过程和实现PSC的高PCE具有极大的价值。
High Efficiency Polymer Solar Cells with Efficient Hole Transfer at Zero Highest Occupied Molecular Orbital Offset between Methylated Polymer Donor and Brominated Acceptor,J. Am. Chem. Soc. 2020
https://doi.org/10.1021/jacs.9b09939