有机太阳能电池技术的进步对人类的可持续发展具有非常重要的意义。非富勒烯本体异质结聚合物太阳能电池的活性层主要由聚合物给体和稠环电子受体所组成。自从稠环电子受体ITIC发现以来，聚合物太阳能电池的效率得到了快速提升。但和电子受体材料相比，聚合物给体的相关研究仍处于滞后状态。有鉴于此，南方科技大学何凤等研究人员，设计合成了一种基于苯并[1,2-b:4,5-c’]二噻吩-4,8-二酮的聚合物给体材料PBTT-F。

本文要点

1）通过理论模拟发现，TTDO的吸收光谱相对于BDTO发生了明显红移，其与实际测得的吸收光谱结果类似。

2）选取了与PBTT-F吸收互补能级匹配的受体材料Y6共混制备了单节倒置器件，获得了16.1%的光电转化效率。当PBTT-F:Y6共混膜厚度增加至190 纳米时，该器件仍能获得14.2%的能量转化效率。

3）二维掠入射广角X射线散射（2D-GIWAXS）实验表明，PBTT-F:Y6混合膜在面外方向具有明显的面朝上排列方式，有利于活性层中载流子在电极间的有效垂直传输。

4）通过原子力显微镜和透射电镜探究了PBTT-F:Y6混合膜的形貌，发现其具有明显的相分离区域，每一个区域之间有二维连续的纤维网络结构相互连接，每一个区域中又有明显的相分离和纳米纤维结构。这有助于激子的分离和载流子的传输，有利于提高电流密度和填充因子，最终提升器件效率。

该工作为聚合物给体的设计提供了新思路，表明PBTT-F是一个非常有潜力的聚合物，为众多的受体材料提供了另外一种新的高效给体材料选择。

参考文献：

Pengjie Chao, et al. A Benzo[1,2‐b:4,5‐c′]Dithiophene‐4,8‐Dione‐Based Polymer Donor Achieving an Efficiency Over 16%. Advanced Materials, 2020.

DOI：10.1002/adma.201907059

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907059