Angew. Chem. :多氟策略构筑高性能有机光伏聚合物给体

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目前,有机光伏常用的非富勒烯受体(Y6及其衍生物)具有窄带隙、中等HOMO能级和高结晶性等特点,这要求聚合物给体具有相匹配的物理性质,例如互补的光吸收、匹配的HOMO能级以及优异的形貌和相分离。然而,完全满足这些要求的聚合物较少,而且如何设计合成高性能的聚合物给体仍然面临挑战。


基于此,汕头大学武庆贺教授等人报道了多氟取代的新型稠环化合物4,5,6,7-四氟萘 [2,1-b:3,4-b´]二噻吩(FNT),并利用该单元构筑了聚合物PFNT-F、PFNT-Cl。多氟取代具有如下优点:(1)氟的诱导效应和强吸电子能力使聚合物具有较低的HOMO能级(~ -5.5 eV)和较宽的能带(~ 2.0 eV);(2)丰富的原子间弱相互作用(F…H, F…F)使聚合物具有较高的结晶性和高效的空穴传输;(3)多氟取代的聚合物与多氟取代的非富勒烯受体具有良好的相溶性,使共混薄膜呈现纳米纤维形貌和在基底上的Face-on堆积(纯聚合物薄膜中采用 Edge-on堆积)。



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由于聚合物PFNT-F/Cl的优异光电物理性质,利用其构筑的光伏器件具有高达0.80的填充因子,高达17.53 %和18.10 %的光电转换效率,这是最好的聚合物给体材料之一。该工作说明多氟取代策略是设计合成高性能聚合物给体的有效方法。

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文信息

A Multifluorination Strategy Toward Wide Bandgap Polymers for Highly Efficient Organic Solar Cells

Jinming Chen, Dongyan Li, Mingbin Su, Yonghong Xiao, Hui Chen, Man Lin, Prof. Xiaolan Qiao, Prof. Li Dang, Prof. Xiao-Chun Huang, Prof. Feng He, Prof. Qinghe Wu

汕头大学研究生陈锦明和李冬燕为论文共同第一作者,武庆贺教授为通讯作者,合作者包括南方科技大学何凤教授、汕头大学黄晓春教授和党丽教授,东华大学乔小兰教授。


该工作得到国家自然科学基金、广东省高校创新团队项目和广东省自然科学基金的资助。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202215930




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