Chem. Eur. J. ：高性能聚合物受体光伏材料研究进展

近日，南方科技大学郭旭岗教授课题组应邀在《欧洲化学》上撰写了近年来基于新型缺电子构建基元发展的聚合物受体材料及其在全聚合物太阳能电池中应用的综述，总结了聚合物受体材料结构特性与全聚合物太阳能电池性能之间的关系，提出了聚合物受体材料的发展前景与挑战。

图1. （a）有机太阳能电池器件的结构；（b）典型的受体材料种类；全聚合物太阳能电池的优势：（c）高的光稳定性、（d）良好的热稳定性和（e）优异的机械性能。

有机太阳能电池（OSCs）具有质量轻，半透明，可低温大面积制备超薄、柔性器件等优势，具有诱人的应用前景。相比其他类型的OSCs，全聚合物太阳能电池（all-PSCs）因其具有良好的光热稳定性、优异的机械柔韧性等优点而备受关注（图1）。近年来，酰亚胺基受体单元（以萘二酰亚胺（NDI）和苝二酰亚胺（PDI）为代表）所构建的聚合物受体材料在all-PSCs中最高获得了＞11%的能量转换效率。但基于苯环骨架的NDI和PDI在构建聚合物受体时常常对邻位芳环造成较大的空间位阻，从而不利于其聚合物在近红外区域取得强的吸光能力和获得高的电子传输性质，限制了all-PSCs器件短路电流和效率的进一步提升。

图2. 构建高性能聚合物受体材料的新型缺电子构筑基元。

研究表明，发展高性能的聚合物受体材料的关键是设计、合成具有良好溶解性和优异光电特性的新型缺电子受构筑体基元。经过不懈的努力，研究人员近年来开发了各种化学结构新颖、性质优化的缺电子受体基元，基于它们构建了大量新颖的聚合物受体材料，所制备的all-PSCs的最高能量转换效率突破了17%，展现了良好的发展潜力。基于此，南方科技大学郭旭岗教授课题组系统地总结了在设计、合成和利用新型缺电子受体基元构建高性能聚合物受体材料及其在all-PSCs中应用方面的最新研究进展。这些新型缺电子单元主要包括：双噻吩酰亚胺（BTI）衍生物基元，含硼氮配位键(B←N)芳杂环基元，氰基功能化的芳杂环单元以及稠环电子受体基元。除此之外，作者还简要介绍了基于单一聚合物材料的单组分all-PSCs。最后，根据聚合物受体材料的发展现状，作者对未来聚合物受体材料的发展进行了展望并提出了自己的观点，将有助于高性能聚合物受体材料的研发。

论文信息

Polymer Acceptors for High-Performance All-Polymer Solar Cells

Suxiang Ma, Hao Zhang, Kui Feng,* Xugang Guo*

Chemistry–A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202200222