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非对称二酮吡咯并吡咯共聚物的区域规整性与缺电子性调控及其在有机光伏中的应用

DOI：10.1021/acsomega.9b02146 期刊：ACS Omega 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 调控π共轭聚合物的缺电子特性并控制其区域规整性，对于精细调节其电子和电化学性能以适配有机太阳能电池至关重要。本研究报道了一种基于非对称二酮吡咯并吡咯（DPP）的共聚物分子设计，该设计采用噻吩（Th）、吡啶（Py）或氟苯（FBz）三种不同芳香侧基单元。将非对称电子受体Th?DPP?Py与Th?DPP?FBz分别与二维苯并二噻吩（BDT-Th）电子给体聚合，获得两种区域无规DPP共聚物。它们在甲川富勒烯混合薄膜中展现出迥异的分子轨道能级与体异质结形貌，分别实现了3.75%和0.18%的功率转换效率。我们进一步通过轴对称方式将中心对称的BDT-Th单元夹在两个Th?DPP?Py单元之间，合成了区域规整DPP共聚物。通过形貌观测、X射线衍射及空间电荷限制电流迁移率等综合表征，揭示了区域规整性与缺电子控制的正负效应具有显著的案例依赖性。
作者： Kenta Aoshima，Mayuka Nomura，Akinori Saeki
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究电子缺陷和区域规整性控制对基于非对称二酮吡咯并吡咯(DPP)共聚物在有机太阳能电池中性能的影响。

研究成果

研究表明，在非对称DPP基共聚物中调控电子缺陷程度和控制区域规整性会显著影响其在有机太阳能电池中的性能。虽然区域规整性控制能提升本征薄膜的空穴迁移率，但由于共混薄膜结晶度降低，可能无法改善有机光伏性能。研究结果表明，非对称受体的设计需要仔细考量其尺寸大小及由此产生的薄膜形貌。

研究不足

该研究的局限性在于共聚物：PCBM混合薄膜的结晶度低且取向性差，这影响了光电转换效率。区域规整性控制未必能提升有机光伏性能，尤其对于大尺寸非对称受体而言。

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