李永舫院士/王晓晨教授团队报道了低成本高性能聚合物光伏材料

聚合物太阳能电池具有质量轻、可溶液加工、易于制成大面积柔性器件等优势，是太阳能电池技术的前沿热点研究方向。随着材料和器件工艺的快速发展，聚合物太阳能电池的能量转换效率逐步提升，已突破18%，达到了可以向实际应用发展的阶段。然而，实现聚合物太阳能电池的商业化应用，还面临着光伏材料成本和器件稳定性的挑战。目前已报道的高效聚合物光伏材料大多存在着结构复杂、合成难度大、步骤多等问题，很难满足商业化应用的需求。因此开发结构简单的低成本高效聚合物光伏材料是聚合物太阳能电池走向大规模应用的关键。

图1. X1化学结构和光伏性能

鉴于此，李永舫院士团队的王晓晨课题组设计并合成了一种低成本高效给体聚合物光伏材料X1，以X1为给体的太阳能电池的能量转换效率达到了16.6%。X1由酯基取代的苯并二噻吩单元与噻吩单元共聚获得，以廉价的医药中间体3-噻吩丙二酸(酯)为起始原料，经过5步反应合成，合成条件简便、温和。酯基的引入降低了分子能级，提高了与受体材料的相容性，同时避免了引入卤原子带来的合成难度增加及环境问题。X1具有吸收系数高、HOMO能级低和空穴迁移率高等优点，与常用受体材料，尤其是Y系列受体材料具有很好的匹配性。以上结果表明X1是一个具有应用潜力的低成本聚合物光伏材料，有望大幅度降低聚合物太阳能电池成本，推进聚合物太阳能电池产业化进程。

相关研究以“A Simple Structure Copolymer Donor Based on Carboxylated Benzodithiophene for Polymer Solar Cells”为题在线发表于Science China Chemistry，论文第一作者兼通讯作者为陕西师范大学王晓晨教授，合作者为李永舫院士、刘生忠教授、丁自成研究员等。详见: Sci. China Chem., 2022, DOI: 10.1007/s11426-022-1316-6.

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