苯并三氮唑基窄带隙聚合物受体用于高效全聚合物太阳电池

合理设计具有强和宽吸收的聚合物受体有助于提高光伏性能。本文以七环苯并三氮唑(Y9-C16)为构筑单元,噻吩为连接单元合成一个新型聚合物受体材料PY9-T。该受体材料的薄膜具有较低的带隙(1.37 eV)和较高的消光系数(1.44×10^(5) cm^(−1))。当PY9-T与宽带隙聚合物给体PBDB-T共混时,制备全聚合物太阳电池(APSC)实现10.45%的高能量转换效率,器件具有0.881 V的高开路电压和19.82 mA/cm^(2)的高短路电流密度。此外,器件在100°C退火后,共混膜形貌仅发生微小的变化,表明APSC具有好的热稳定性,Y9-C16为开发高效稳定的聚合物受体提供了新的构筑单元。

光电转换率超过12%的含氯非富勒烯受体基有机光伏器件

末端基团的氟化能显著改善有机受体材料的光电性能并已实现了广泛的应用。相比之下,氯化策略被关注得较少且对有机光伏电池的影响仍不明确。这里,我们报道了一个以苯并三唑为缺电子核及2Cl-IC为末端基团的新型非富勒烯受体Y19。Y19表现了优异的光学及电化学性质。Y19的薄膜吸收边带为948 nm,LUMO能级水平为−3.95 eV。基于PM6:Y19的光伏器件实现了12.76%的能量转换效率,其开路电压为0.84 V,短路电流密度为22.38 mA/cm2,填充因子为0.68。优化后的活性层有理想的形貌并且电子迁移率达到6.52×10−4 cm2/(V·s)。EQE测试表明外部量子效率在480~860 nm的范围内超过了60%。这一研究表明氯化作为一种低成本的分子设计策略在一定程度上也能改善光伏性能。