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我校黄剑华博士课题组在国际顶级期刊《Advanced

2020-01-12

    我校资料学院黄剑华博士课题组近来在“新式高效聚合物光伏受体资料规划组成”范畴获得重要开展,相关研讨成果以“8.78% Efficient All-Polymer Solar Cells Enabled by Polymer Acceptors Based on A B←N Embedded Electron-Deficient Unit”为题发表于《Advanced Materials》。《Advanced Materials》是德国Wiley出版社旗下的尖端期刊,当时影响因子为25.809。

    现在,全聚合物太阳电池器材的最高功率为11%到12%左右。当时报导的可以完结高功率的聚合物光伏受体资料品种十分有限,全部都是根据两大类电子构筑单元:一类是酰亚胺类如萘酰亚胺、苝酰亚胺等经典的染料分子;另一类是根据二氰基乙烯类缺电子单元。有限的资料挑选空间极大约束了全聚合物太阳电池的开展。规划全新结构的缺电子单元,并构筑高效聚合物受体资料,对全聚合物太阳电池开展具有重要含义。

图一:文献报导高功率聚合物受体资料的构筑单元

    鉴于此,该研讨规划组成了一类含B←N配位键的新式缺电子单元BNIDT。经过对该单元的研讨发现,这是一个强缺电子单元,具有强的电子亲和性、杰出的骨架平面性和较强的分子间作用力。进一步使用这个新式单元与噻吩和3,4-二氟噻吩共聚,得到两个新式共轭聚合物BN-T和BN-2fT。经过光电性质表征发现,这类聚合物在可见区有很宽的吸收带,一向延伸到近红外区。最低空轨迹能级在-3.8 eV左右。薄膜场效应晶体管测验标明,聚合物表现出双极性电荷传输特性,电子和空穴迁移率均在10-3-10-2 cm2/Vs。这些性质标明这类根据BNIDT的聚合物具有了用作太阳能电池受体资料的基本条件。挑选一个商业化的聚合物PBDB-T作为给体资料,别离与BN-T和BN-2fT共混制备全聚合物太阳电池器材。经过惯例的器材优化,如给受体份额优化、添加剂优化和热退火优化等,得到根据PBDB-T: BN-2fT的全聚合物太阳电池的最佳功率为8.78%,其间填充因子到达70.4%。这个功率是除酰亚胺和二氰基乙烯类聚合物以外的最高功率。这个作业拓宽了新式高效聚合物受体资料的品种,其分子规划理念对高效聚合物资料开发具有重要启示含义。根据BNIDT这类共轭聚合物成为一类十分有远景的新式聚合物受体资料。

图二:本研讨开发的新式聚合物BN-2fT分子结构及其与PBDB-T为活性层制备全聚合物太阳电池功率到达8.78%

   该研讨作业是以我校作为榜首通讯单位,与中科院化学所、香港科技大学、香港中文大学等单位协作完结。资料学院2016级研讨生李永春为榜首作者,在读研讨生孟慧峰为一起榜首作者,黄剑华博士为榜首通讯作者,中科院化学所詹传郎研讨员、香港科技大学刘焘博士、颜河教授为一起通讯作者,资料学院学生李雨晴、庞博、向莹均对论文有贡献。研讨得到了国家自然科学基金和华侨大学校级基金的赞助。

    论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904585


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