Angew. Chem. ：铁电聚合物驱动非富勒烯有机太阳能电池性能提升

有机太阳能电池因其可通过旋涂或印刷的制备方法，能够有效地降低成本，同时它还具有可制备在柔性衬底上,易于制备大面积、可弯折和可穿戴器件，是近些年来发展最快且最具活力的研究领域。良好的太阳光吸收以及高效的电荷分离、传输和收集是获得高性能有机太阳能电池（OSCs）的必要条件。在有机太阳能电池中，单重态激子（SE）和电荷转移态激子（CTE）难以完全分离，或分离后产生的自由电荷难以快速转移，从而被体系中的陷阱所捕获或积聚在界面上，通常会导致激子或电荷的非辐射复合，最终限制OSCs的光电转换效率（PCE）的提高。因此，通过加强内建电场以促进激子分离和传输，并减少非辐射复合，对于提高OSCs的效率具有重要意义。

基于以上问题，南昌大学陈义旺教授研究团队谌烈教授提出了将铁电聚合物聚偏二氟乙烯（PVDF）作为添加剂引入非富勒烯 OSC 的活性层中，来增强内建电场。聚合物主链中交替的C-F和C-H键形成的强偶极矩可以诱导产生额外的永久电场，并且可以随外加电场随意切换方向。同时这种额外产生的感应电场可以很大程度上增强器件中的内建电场，从而有效地优化电荷扩散和传输，抑制激子和电荷的陷阱复合，最终达到提升PCE的目的。

以PM6:Y6体系为例，研究发现，随着PVDF的加入，活性层的表面接触电位逐渐提升，且内电阻降低，从而更有利于电荷的分离和传输，显著提高器件短路电流密度（JSC）。另外器件的辐射和非辐射损失得以减少，开路电压（VOC）和 PCE 得到改善。在添加了PVDF后，基于PM6:Y6提升至17.72%，各项性能参数全面优于未添加PVDF的对照器件。将该策略应用于其它三种不同类型的活性层中，均取得了良好的效果。其中基于PM6:BTP-eC9器件的PCE显著提高，达到了18.17%。铁电聚合物 PVDF 在这些不同非富勒烯体系中的成功应用也证实了该策略的普遍适用性。

简而言之，该团队使用廉价的铁电聚合物PVDF作为 BHJ 活性层添加剂，成功地调节了高性能非富勒烯有机太阳能电池的内建电场，加速激子分离和电荷传输，从而有效提高OSCs光电转换效率。这些发现表明，将铁电聚合物掺入非富勒烯有机太阳能电池是一种廉价、简便且通用的策略。

论文信息

Ferroelectric Polymer Drives Performance Enhancement of Non-fullerene Organic Solar Cells

Jiawei Deng,Bin Huang,Wenhao Li,Lifu Zhang,Sang Young Jeong,Shaorong Huang,Shijing Zhang,Prof. Feiyan Wu,Xiaoli Xu,Prof. Guifu Zou,Prof. Han Young Woo,Prof. Yiwang Chen,Prof. Lie Chen

论文的第一作者为南昌大学硕士研究生邓嘉伟，通讯作者为南昌大学谌烈教授，南昌大学为通讯单位。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202202177