探索融合的2-(噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩(T-TT)结构单元构建n型聚合物以实现高性能全聚合物太阳能电池

摘要： 在全聚合物太阳能电池（all-PSCs）领域，探索新型电子给体单元（D）与电子受体单元（A）的匹配是提升D-A型聚合物受体性能的重要课题。本研究以经典萘二酰亚胺（NDI）为A单元，基于著名电子给体单元2-(2-(噻吩-2-基)乙烯基)噻吩（TVT）开发了稠环D单元2-(噻吩-2-基)噻吩[3,2-b]噻吩（T-TT）。相较于类似结构的PNDI-TVT聚合物，新型D-A聚合物PNDI-T-TT展现出更强的吸收系数、电子迁移率以及与给体聚合物的相容性。这些优势源于稠环T-TT单元扩大的共轭体系及减少的构象异构体，从而增强了分子间相互作用。当与给体聚合物PBDB-T共混时，两种NDI基聚合物均能形成比J71给体聚合物更优的互穿纳米结构。最终，PBDB-T:PNDI-T-TT器件实现了6.1%的光电转换效率（PCE），显著高于PBDB-T:PNDI-TVT器件（4.24%）。结果表明，基于稠环T-TT单元的n型聚合物相比经典TVT单元能改善吸收系数、分子聚集态及载流子迁移率，从而获得更优异的光伏性能。