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  作為最具代表性的窄帶隙稠環(huán)非富勒烯電子受體（ITIC及其衍生物類）由于具有高電子遷移率、強吸收和多樣化的能級排列等優(yōu)點，在非富勒烯聚合物太陽能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展與其光譜能級匹配的高性能寬帶隙聚合物給體材料對于進一步提升太陽能電池的器件效率具有重大的研究意義。

圖1. 基于BDF單元的寬帶隙聚合物PBDFT-FBz和PBDFF-FBz的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。

  近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院張勇教授課題組與國家納米科學(xué)中心呂琨研究員課題組合作，結(jié)合主/側(cè)鏈工程策略，成功制備了兩個基于苯并二呋喃和氟代苯并三唑的寬帶隙聚合物給體材料（PBDFT-FBz和PBDFF-FBz）。與其苯并二噻吩對應(yīng)聚合物相比，呋喃單元的引入使得這類呋喃聚合物具有更低的HOMO能級和較為規(guī)整的分子排列，聚合物鏈間的相互作用也顯著增強。

圖2. （a）非富勒烯電池的器件結(jié)構(gòu)圖；（b）二種聚合物給體器件的J-V曲線圖；（c）二種聚合物給體器件的EQE曲線圖；（d）器件電流密度對光強依賴性的研究。

  當與非富勒烯電子受體（m-ITIC）共混后，基于PBDFT-FBz器件最終獲得了7.57%的能量轉(zhuǎn)換效率。同時，烷基呋喃側(cè)鏈取代的PBDFT-FBz器件由于其更低的HOMO能級和更好的鏈間的相互作用、最終獲得了0.829V的高開路電壓，14.43 mA cm-2的短路電流和69.42%的高填充因子，能量轉(zhuǎn)換效率也提升至8.79%，相較于其苯并二噻吩聚合物（J52）/m-ITIC器件效率提高了約47%。

  相關(guān)工作發(fā)表在Macromolecular Rapid Communications上，文章第一作者是哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院本科生朱若溪，國家納米科學(xué)中心/清華大學(xué)博士研究生王鎮(zhèn)為共同第一作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)張勇教授和高世勇博士以及國家納米科學(xué)中心呂琨研究員為共同通訊作者。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/marc.201900227