具有强溶液自聚集特性的P5T系列聚合物给体光伏性能数据

近年来，得益于具有电子传输各向异性的非富勒烯型电子受体的出现与发展，单结有机太阳能电池（OSC）的光电转换效率飞速提升至接近19%。在此类器件的光伏活性层中，电子给体与电子受体除了要具备在可见-近红外区尽可能互补的光谱与匹配的分子能级，同时需要形成具有一定纳米尺度（如20纳米）的双连续相以保证激子可以充分扩散至给-受体界面并完成分离，同时保证载流子的高效传输。为构筑具有上述复合结构的长程有序本体异质结（BHJs），聚合物在溶液中需具备较强的聚集性，以利于凝胶纤维网络的组装，并保证足够的纤维直径。而目前常见的对高效聚合物给体的设计通常优先满足了其加工性，使聚合物分子在有机溶剂中具备很高的溶解性，却难以组装为纤维网络。因此，需通过分子设计使高性能聚合物给体在溶液中即展现出较强的聚集行为。基于上述研究背景，在本部分工作中，我们设计了一类主链完全由噻吩单元构筑的给体聚合物材料，这类高分子材料不仅具备化学结构简单的特性，同时在溶液中可以实现强自聚集效应，在活性层薄膜中可以实现高效的载流子传输通道，最终在基于由氟原子修饰的P5T-2F材料体系中可以获得17.7%的能量转换效率，这是在聚噻吩类材料中可以取得的最高结果之一。数据包含光电转化效率测试及外量子效率测试，由专业测试仪器产生，数据量100KB。