汕大化学化工学院武庆贺教授课题组在有机光伏领域取得新研究进展

　　近日，汕头大学化学化工学院（碳中和未来技术学院）武庆贺教授课题组在“有机太阳能电池给体材料”研究领域取得新进展，相关研究成果以“A Multifluorination Strategy Toward Wide Bandgap Polymers for Highly Efficient Organic Solar Cells”为题发表在化学的Top期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上。

　　目前，有机光伏常用的非富勒烯受体（Y6及其衍生物）具有窄带隙、中等HOMO能级和高结晶性等特点，这要求聚合物给体具有相匹配的物理性质，例如互补的光吸收、匹配的HOMO能级以及优异的形貌和相分离。然而，完全满足这些要求的聚合物较少，而且如何设计合成高性能的聚合物给体仍然面临挑战。

　　武庆贺教授课题组设计合成新型稠环化合物四氟萘二噻吩FNT，利用FNT设计合成的聚合物PFNT-F和PFNT-Cl具有如下优点：(1)多氟取代使聚合物具有较低的HOMO能级(~ -5.5 eV)和较宽带隙(~ 2.0 eV) (2)原子间丰富的弱相互作用(F…H, F…F)使聚合物具有高的薄膜结晶性和高效的空穴传输；(3)与多氟取代的非富勒烯受体N3具有良好的相容性，共混薄膜具有纳米纤维状形貌且在基底上采用Face-on取向，而在纯膜中主要采用Edge-on的取向。由于匹配的光电物理性质、高效的电荷传输、以及优异的形貌和相分离，基于PFNT-F/Cl:N3的有机太阳能电池具有高达0.80的填充因子(FF)，以及优异的光电转换效率17.53 %和18.10 %，这是最好的给体材料之一。该工作说明多氟取代是设计合成高性能聚合物给体的高效策略。

　　该论文共同第一作者为汕头大学研究生陈锦明和李冬燕，通讯作者为武庆贺教授，合作者包括南方科技大学何凤教授、汕头大学黄晓春教授和党丽教授、东华大学乔小兰教授。该工作得到国家自然科学基金、广东省高校创新团队项目和广东省自然科学基金的资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202215930

　　举报/反馈