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[1]鲍俊杰,徐美辰,刘治田,等.新型含非共轭单元的光伏材料的合成及表征[J].武汉工程大学学报,2021,43(05):508-513.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202012026]
　BAO Junjie,XU Meichen,LIU Zhitian,et al.Synthesis and Characterization of Novel Photovoltaic Polymer Containing Non-Conjugation Spacers[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2021,43(05):508-513.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202012026]
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新型含非共轭单元的光伏材料的合成及表征(/HTML)
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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
43
期数:
2021年05期
页码:
508-513
栏目:
材料科学与工程
出版日期:
2021-10-31

文章信息/Info

Title:
Synthesis and Characterization of Novel Photovoltaic Polymer Containing Non-Conjugation Spacers
文章编号:
1674 - 2869（2021）05 - 0508 - 06
作者:
鲍俊杰1; 徐美辰2; 刘治田1; 高　翔*1
1. 武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205；2. 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
Author(s):
BAO Junjie1; XU Meichen2; LIU Zhitian1; GAO Xiang*1
1. School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China；2. Wuhan National Laboratory for Optoelectronics，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China
关键词:
非共轭单元; 给体材料; 有机太阳能电池; 能量转换效率
Keywords:
non-conjugation spacers;  donor materials;  organic solar cells;  power conversion efficiency
分类号:
D430.50
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202012026
文献标志码:
A
摘要:
基于高性能半导体聚合物给体聚［（2，6-（4，8-双（5-（2-乙基己基）-噻吩-2-基）-苯并［1，2-b：4，5-b’］二噻吩））-alt-（5，5-（1’，3’-二-2-噻吩基）-5’，7’-双（2-乙基己基）苯并［1’，2’-c：4’，5’-c’］二噻吩-4，8-二酮）］（PBDB-T），通过Stile偶联聚合反应，首次合成了一种含非共轭单元的新型聚合物给体材料聚［（2，6-（4，8-双（5-（2-乙基己基）-噻吩-2-基）-苯并［1，2-b：4，5-b’］二噻吩））-（5，5-（1’，3’-二-2-噻吩基）-5’，7’-双（2-乙基己基）苯并［1’，2’-c：4’，5’-c’］二噻吩-4，8-二酮）-1，3-双（2-噻吩基）丙烷］（PDBS-5），并将其应用于有机太阳能电池。紫外-可见光谱表明：相比于PBDB-T，非共轭单元的引入降低了PDBS-5吸收光谱中堆积峰的吸收强度，表明分子间π-π堆积减弱；循环伏安测试表明非共轭单元的引入降低了聚合物的能级。基于PDBS-5：IT-4F共混膜制备出能量转换效率达到7.42%的有机太阳能电池。研究结果表明含非共轭单元的聚合物PDBS-5是有潜力的有机太阳能电池给体材料。
Abstract:
A new type of polymer poly［（2，6-（4，8-bis（5-（2-ethylhexyl）thiophen- 2-yl）-benzo［1，2-b：4，5-b’］dithiophene））-（5，5-（1’，3’-di-2-thienyl）-5’，7’-bis（2-ethylhexyl）benzo［1’，2’-c：4’，5’-c’］dithiophene-4，8-dione）-1，3-bis（2-thienyl）propane］（PDBS-5） containing non-conjugation spacers was synthesized via Stile coupling polymerization based on the high-performance semiconductor polymer donor poly［（2，6-（4，8-bis（5-（2-ethylhexyl）thiophen- 2-yl）-benzo［1，2-b：4，5-b’］dithiophene））-alt-（5，5-（1’，3’-di-2-thienyl）-5’，7’-bis（2-ethylhexyl）benzo［1’，2’-c：4’，5’-c’］dithiophene-4，8-dione）］（PBDB-T） for the first time， and used as the donor material in organic solar cells. The reduced absorption intensity of the stacking peak in the PDBS-5 absorption spectra indicates that the introduction of non-conjugation spacers weakens the intermolecular π-π stacking compared with that of PBDB-T. The introduction of non-conjugation spacers also decreases the energy levels of the PDBS-5 which is verified via cyclic voltammetry experiment. The organic solar cells based on PDBS-5：IT-4F blend deliver a power conversion efficiency of 7.42%. These results indicate that the polymer PDBS-5 containing non-conjugation spacers is a promising donor material for organic solar cells.

参考文献/References:

［1］　LI G， ZHU R， YANG Y. Polymer solar cells ［J］. Nature Photonics，2012，6（3）：153-161. ［2］　GU X D， ZHOU Y， GU K， et al. Roll-to-roll printed large-area all-polymer solar cells with 5% efficiency based on a low crystallinity conjugated polymer blend ［J］. Advanced Energy Materials，2017，7（14）：1602742：1-13. ［3］　HOU J H，INGAN?S O，FRIEND H R，et al. Organic solar cells based on non-fullerene acceptors ［J］. Nature Materials，2018，17（2）：119-128. ［4］　FUKUDA K， YU K， SOMEYA T. The future of flexible organic solar cells ［J］. Advanced Energy Materials，2020，10（25）：2000765：1-10. ［5］　WANG G D，ADIL M A，ZHANG J Q，et al. Large-area organic solar cells： material requirements， modular designs， and printing methods ［J］. Advanced Materials，2019，31（45）：1805089：1-34. ［6］　LUO Z H，MA R J，LIU T，et al. Fine-tuning energy levels via asymmetric end groups enables polymer solar cells with efficiencies over 17% ［J］. Joule，2020，4（6）：1236-1247. ［7］　CUI Y，YAO H F，HONG L，et al. Organic photovoltaic cell with 17% efficiency and superior processability ［J］. National Science Review，2020，7（7）：1239-1246. ［8］　FU H T，WANG Z H，SUN Y M. Polymer donors for high-performance non-fullerene organic solar cells ［J］. Angewandte Chemie（International Edition），2019，58（14）：4442-4453. ［9］　NORIEGA R， RIVNAY J， VANDEWAL K， et al. A general relationship between disorder，aggregation and charge transport in conjugated polymers ［J］. Nature Materials，2013，12（11）：1038-1044. ［10］　O’CONNOR B， CHAN P E， CHAN C， et al. Correlations between mechanical and electrical properties of polythiophenes ［J］. ACS Nano，2010，4（12）：7538-7544. ［11］　TARONI P J，SANTAGIULIANA G，WAN K N，et al. Toward stretchable self-powered sensors based on the thermoelectric response of PEDOT：PSS/polyurethane blends ［J］. Advanced Functional Materials，2018，28（15）：1704285：1-7. ［12］　LU C，LEE W Y，GU X D，et al. Effects of molecular structure and packing order on the stretchability of semicrystalline conjugated poly（tetrathienoacene- diketopyrrolopyrrole） polymers ［J］. Advanced Electronic Materials，2017，3（2）：1600311：1-13. ［13］　OCHEJE U M，CHARRON B P， NYAYACHAVADI A，et al. Stretchable electronics：recent progress in the preparation of stretchable and self-healing semiconducting conjugated polymers ［J］. Flexible and Printed Electronics，2017，2（4）：043002：1-34. ［14］　WU H C， HUNG C C， HONG C W，et al. Isoindigo-based semiconducting polymers using carbosilane side chains for high performance stretchable field-effect transistors ［J］. Macromolecules，2016，49（22）：8540-8548. ［15］　SHIN M， OH J Y， BYUN K E，et al. Polythiophene nanofibril bundles surface-embedded in elastomer：a route to a highly stretchable active channel layer ［J］. Advanced Materials，2015，27（7）：1255-1261. ［16］　ZHANG X R，BRONSTEIN H，KRONEMEIJER A J，et al. Molecular origin of high field-effect mobility in an indacenodithiophene-benzothiadiazole copolymer ［J］. Nature Communications，2013，4（1）：2238：1-9. ［17］　VENKATESHVARAN D， NIKOLKA M，SADHANALA A，et al. Approaching disorder-free transport in high-mobility conjugated polymers ［J］. Nature，2014，515（7527）：384-388. ［18］　MELENBRINK E L， HILBY K M，CHOUDHARY K，et al. Influence of acceptor side-chain length and conjugation-break spacer content on the mechanical and electronic properties of semi-random polymers ［J］. ACS Applied Polymer Materials，2019，1（5）：1107-1117. ［19］　AIVALI S， ANASTASOPOULOS C， ANDREO-POULOU A K，et al. A "rigid-flexible" approach for processable perylene diimide based polymers：influence of the specific architecture on the morphology，dielectric，optical and electronic properties ［J］. The Journal of Physical Chemistry B，2020，124（24）：5079-5090. ［20］　OH J Y， RONDEAU-GAGNé S， CHIU Y C， et al. Intrinsically stretchable and healable semiconducting polymer for organic transistors ［J］. Nature，2016，539（7629）：411-415. ［21］　ZHAO Y，ZHAO X K，ZANG Y P，et al. Conjugation-break spacers in semiconducting polymers：impact on polymer processability and charge transport properties ［J］. Macromolecules，2015，48（7）：2048-2053. ［22］　ZHAO X K，ZHAO Y，GE Q，et al. Complementary semiconducting polymer blends：the influence of conjugation-break spacer length in matrix polymers ［J］. Macromolecules，2016，49（7）：2601-2608. ［23］　QIAN D P， YE L， ZHANG M J， et al. Design， application，and morphology study of a new photovoltaic polymer with strong aggregation in solution state ［J］. Macromolecules，2012，45（24）：9611-9617. ［24］　ZHANG M J， GUO X， MA W， et al. A large-bandgap conjugated polymer for versatile photovoltaic applications with high performance ［J］. Advanced Materials，2015，27（31）：4655-4660. ［25］　ZHANG S Q， QIN Y P， ZHU J， et al. Over 14% efficiency in polymer solar cells enabled by a chlorinated polymer donor ［J］. Advanced Materials，2018，30（20）：1800868：1-7. ［26］　ZHENG Z， YAO H F， YE L， et al. PBDB-T and its derivatives：a family of polymer donors enables over 17% efficiency in organic photovoltaics ［J］. Materials Today，2020，35：115-130.

相似文献/References:

[1]陈志力,高　翔*,刘治田.基于苯并［1，2-b：4，5-b’］二呋喃的宽带隙共轭聚合物的合成与光伏应用[J].武汉工程大学学报,2021,43(06):610.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202103006]
　CHEN Zhili,GAO Xiang*,LIU Zhitian.Synthesis and Photovoltaic Application of Wide Bandgap Conjugated Polymer Based on Benzo［1，2-b：4，5-b’］Bifuran[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2021,43(05):610.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202103006]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2020-12-24基金项目：国家自然科学基金（51703172）作者简介：鲍俊杰，硕士研究生。E-mail：[email protected]*通讯作者：高　翔，博士，副教授。E-mail：[email protected]引文格式：鲍俊杰，徐美辰，刘治田，等. 新型含非共轭单元的光伏材料的合成及表征［J］. 武汉工程大学学报，2021，43（5）：508-513，519.
更新日期/Last Update: 2021-10-27