中科院化学所李韦伟研究员系统评述：给体/受体双缆型共轭聚合物材料及其单组分有机太阳能电池器件

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有机太阳能电池具有质轻、柔性、可溶液加工及易于大面积化制备等特点，具有广泛的应用前景。近年来，随着大量有机共轭材料的开发和器件工艺的发展，有机太阳能电池的性能逐步提升。目前基于给体、受体材料共混的本体异质结型有机太阳能电池的能量转换效率(PCE)已超过15%。然而该类器件中给体与受体以物理共混的方式组成吸光层所带来的光、热稳定性等问题是限制其大面积制备及工业化应用的主要因素。

单组分有机太阳能电池的吸光层为单一组分，溶液成膜过程仅含一种共轭材料，且不存在给体/受体各自过度聚集的问题，为简化器件制备工艺、提升器件稳定性提供了一种有效的解决思路。单组分材料的微观结构相对简单，为研究结构与性能的关系提供了新契机。然而，单组分有机太阳能电池的研究非常滞后，很少被研究者关注，性能也远低于本体异质结太阳能电池。究其原因在于单组分共轭材料种类少，分子内给/受体的相分离调控难度大。因此，发展新型单组分共轭材料及其相分离调控方法是提升单组分器件性能的关键。

中国科学院化学研究所李韦伟研究员在《高分子学报》2019年第3期“高分子青年学者”专辑发表的专论中系统评述了给体/受体双缆型共轭聚合物材料及其在单组分有机太阳能电池中的应用。给体/受体型共轭聚合物是一类含给体主链与受体侧链的共轭聚合物，通过分子内相分离形成异质结，从而作为单一吸光层应用于单组分有机太阳能电池中。双缆共轭聚合物及其单组分有机太阳能电池的研究均处于初级阶段，光电转换效率远低于本体异质结太阳能电池。

该专论首先介绍了单组分有机太阳能电池的研究进展，根据分子内是否含有异质结，将单组分材料划分成两大类；进而系统评述了含异质结的单组分共轭材料，包括小分子、嵌段共轭聚合物和双缆型共轭聚合物；随后，文章重点介绍了该课题组关于双缆型共轭聚合物及其单组分有机太阳能电池研究的进展，包括双缆共轭聚合物的结构设计、合成方法、相分离调控及其单组分太阳能电池性能等方；最后，专论讨论了双缆共轭聚合物结构设计的基本策略及其存在的问题，并对未来提升单组分有机太阳能电池的性能提出展望。

论文链接：

http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180212liweiwei.pdf

来源：高分子学报

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