聚合物给体共轭侧链工程提升聚合物太阳能电池效率

摘要： 通常，分子优化被广泛用于微调光伏材料的吸收特性和能级，以提高聚合物太阳能电池（PSCs）的光伏性能。本工作展示了一个通过苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT）单元的共轭侧链工程有效优化形貌特性的实例。具有烷硫基噻吩取代的聚合物给体PBNT-S与具有烷硫基苯基取代的PBNP-S具有相同的吸收光谱和能级，但与非富勒烯受体Y6混合时表现出显著不同的形貌特性。PBNT-S:Y6共混物显示出明显的过度结晶和过大的相畴尺寸，而PBNP-S:Y6共混物实现了更好的纳米级相分离。因此，基于PBNP-S:Y6的器件实现了14.31%的显著功率转换效率（PCE）和0.694的高填充因子（FF），而基于PBNT-S:Y6的器件仅获得11.10%的中等PCE和相对较低的0.605 FF。此外，PBNP-S在半透明PSCs中展现出巨大潜力，基于PBNP-S:Y6的半透明PSC实现了11.86%的优异PCE和24.3%的平均可见光透过率。结果表明，通过合理的分子优化来调控共混薄膜的形貌特性是提升光伏性能的有效策略。