全聚合物太阳能电池(all-PSCs)的光活性层由聚合物给体和聚合物受体共混组成。由于具有优异的形貌稳定性和机械柔韧性,all-PSC近年来受到了越来越广泛的关注。得益于“聚合小分子受体(PSMA)”策略的开发,尤其是开发具有低带隙、宽吸收和能级易于调节的A-DA 'D-A型PSMAs,all-PSC得到了快速的发展,其光电转换效率(PCE)目前已经超过18%。
近日,詹传郎课教授课题组在Science China Chemistry杂志上发表了题为“Polymerized A-DA’D-A Type Small Molecule Acceptors for High Performance All-Polymer Solar Cells: Progress and Perspective”的综述文章,详细介绍了近年来A-DA’D-A型聚合物受体的研究进展。
在本综述中,首先,作者根据骨架聚合位点及三元共聚策略,将聚合物分为区域不规整、区域规整和三元共聚三个系列,重点介绍了这三个系列A-DA’D-A型PSMAs的最新进展,分别从侧链、卤化、硒酚化和共聚单元等方面对其结构-性质-光伏性能之间的构效关系进行了深入系统地阐述。通过数据对比,本文得出结论:相对于区域不规整系列,区域规整系列聚合物要给出更高的短路电流和填充因子,尽管两个系列均能给出高于0.9 V的开路电压。其次,介绍了基于A-DA’D-A型PSMA的all-PSC的机械柔性和拉伸性能,并将其与PSMA的分子结构关联,以期提供一些设计具有高机械性能的PSMA的结构基元信息。第三,系统总计了A-DA’D-A型PSMA的辐射能量损失和非辐射能量损失,并将其与PSMA的分子结构关联,以期给出一些可以给出低能量损失的结构基元信息。在此基础上,本文从PSMA型分子设计新策略、机械柔性以及相对较低的短路电流和填充因子等三个角度提出了展望。