最近，人们在基于聚合小分子受体（PSMAs）的全聚合物太阳能电池（all-PSCs）取得了重大进展。

近日，中科院化学研究所李永舫院士，孟磊研究员，关波副研究员，北卡罗来纳州立大学Harald Ade报道了设计并合成了以苯并[c][1，2，5]噻二唑（BS）A‘核为结构单元的A-DA’D-A结构的Y6- SMA和以苯并三氮唑（BN）A‘核为构筑基团的Y18-SMA和以硒为π桥联单元的PS-Se和PN-Se两种新型PSMAs。

文章要点

1）变温UV-vis吸收和Flory-Huggins相互作用参数（χ_da）分析表明，与PS-Se相比，PN-Se具有较好的聚集性和与PbDB-T聚合物给体的相容性，导致了聚合物共混膜中良好的相分离。更重要的是，聚合物共混溶液的冷冻电镜图像证实了PBDB-T：Pn-Se共混溶液预聚状态下理想的聚合物供体/受体互穿网络，其相分离尺寸约为8~16 nm。

2）PIFM分析结果进一步表明，PBDB-T：Pn-Se共混物具有明显的双连续互穿聚合物施主/受主网络，改善了all-PSC的激子解离和电荷输运。此外，GIWAXS结果表明，PN-Se基共混膜比PS-Se基共混膜具有更有序和更广泛的取向。

3）实验结果显示，基于PBDB-T:PN-Se的all-PSC显示出16.16%的高PCE，0.907 V的V_OC，24.82mA cm⁻²的J_SC，以及0.718的FF。

这项工作不仅实现了基于高性能聚合物受体Pn-Se的高效全PSC，而且清楚地揭示了分子结构、纳米形貌、光物理性质和光伏性能之间的关系，从而为今后PSMAs的分子设计和all-PSCs的器件优化提供了思路。

参考文献

Du, J., Hu, K., Zhang, J. et al. Polymerized small molecular acceptor based all-polymer solar cells with an efficiency of 16.16% via tuning polymer blend morphology by molecular design. Nat Commun 12, 5264 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25638-9

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25638-9