南方科技大学何凤副教授：氯取代助力三元全聚合物太阳电池效率提升至9.03%
与传统的聚合物太阳能电池(PSCs)相比，全聚合物太阳能电池(all-PSCs)具有成本低、机械性能高和形貌稳定等优点。近年来，全聚合物太阳能的光电转换效率(PCE)得到极大提升，最高的PCE记录由二元全聚合物太阳能电池实现，达到10%。然而，二元全聚合物太阳能电池混合活化层的光吸收范围较窄，限制了器件性能的进一步提升。而三元聚合物太阳能电池在光吸收和载流子转移方面优于二元全聚合物太阳能电池，具有获得更高PCE的潜力。而且与传统的叠层太阳能电池相比，三元聚合物太阳能电池的制备过程更为简单。
南方科技大学的何凤研究团队和北京大学的赵达慧研究团队利用PTB7-Th和氯取代的PBClT聚合物为共给体，NDP-V-C7为聚合物受体，制备了高效的三元全聚合物太阳电池。首先，PBClT和PTB7-Th具有相似的化学结构，PBClT中氯原子的引入微调了其能级排布，使两个给体聚合物之间出现能级差，并有利于形成级联能级，促进电荷的传输。其次，PBClT聚合物具有更深的HOMO能级，和NDP-V-C7制备的全聚合物太阳电池具有更高的开路电压（Voc）。因此，通过调整三元共混器件中PBClT的含量，可实现全聚合物太阳电池开路电压的精确调控，提高器件效率。最后，得益于PBClT和PTB7-Th的结构相似性，PBClT的引入能够进一步优化混合薄膜的形貌。通过器件优化，三元全聚合物太阳电池的光电转换效率达到了9.03%！
Fig. 1 (a) Chemical structures of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7. (b) Normalized UV-Vis absorptions of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7 films. (c)The molecular energy levels of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7.
详见：A chlorinated polymer promoted analogue co-donors for efficient ternary all-polymer solar cells
Hui Chen, Yikun Guo, Pengjie Chao, Longzhu Liu, Wei Chen, Dahui Zhao*, Feng He*
Sci China Chem, https://doi.org/10.1007/s11426-018-9371-0
通讯作者简介
何凤副教授 南方科技大学化学系副教授，课题组长，入选国家“青年千人计划”和深圳市海外高层次人才“孔雀计划”。2007年毕业于吉林大学化学学院并获得哲学博士学位，师从马於光教授和沈家骢院士。随后加入加拿大多伦多大学Mitchell A. Winnik教授和美国芝加哥大学Luping Yu教授实验室从事博士后研究。2012年起先后加入美国Nano-C, Inc.公司和Polyera Corp.公司，作为高级研究员进行高效率聚合物给受体材料的研发工作。2014年8月加入南方科技大学开展独立研究，研究方向着重发展新型有机共轭功能材料体系，并在聚合物太阳电池、超分子自组装以及生物荧光检测等方向上拓展其应用。已取得的一系列科研成果受到国内外同行的广泛认可，共发表SCI论文超过60篇，包括Joule、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.以及Adv. Mater.等业界顶尖刊物。
赵达慧教授 北京大学化学与分子工程学院应用化学系教授。2003年于University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC)获得博士学位。研究方向为具有光电功能的有机/聚合物材料的合成与表征。曾获得国家自然科学基金委优秀青年科学基金、入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”等。