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基于单体组成优化的新型共轭三元共聚物无卤溶剂加工高效室内光伏器件
Park, SH., Kwon, NY., Kim, HJ., Cho, E., Kang, H., Harit, AK., Woo, HY., Yoon, HJ., Cho, MJ., Choi, DH.,
ACS applied materials & interfaces
Abstract
通过三种不同单体成功合成共轭无规三元共聚物PJ-25、PJ-50与PJ-75。研究将氟取代苯并三唑（2F-BTA）作为第三单体单元，引入到4,8-双(4-氯噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT-T-Cl）与基于1,3-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,7-双(2-烷基)苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮（BDD）的交替共聚物PM7体系中。无规三元共聚物在无卤溶剂中的溶解度随PM7中2F-BTA单元数量的增加而提升。将所得无规三元共聚物与3,9-双(2-亚甲基-((3-(1,1-二氰亚甲基)-6,7-二氟)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩（IT-4F）共混制备有机光伏（OPV）电池。在三种三元共聚物及两种相关二元共聚物（如PM7和J52-Cl）中，基于PJ-50:IT-4F共混体系的室外光伏（PV）电池（AM 1.5G标准光源）实现了11.34%的高能量转换效率（PCE）。此外，将PJ-50作为给体材料应用于室内光伏（IPV）电池，并与具有不同吸收范围的非富勒烯受体共混。其中，基于PJ-50:IT-4F的IPV器件在160 μW cm⁻²发光二极管（LED）光源下获得17.41%的最高PCE，其短路电流密度（Jsc）达54.75 μA cm⁻²，填充因子（FF）为0.77。本研究所开发的三元共聚物可视为采用环境友好型溶剂制备高性能室外与室内光伏电池的理想材料。