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  全聚合物太陽電池（all-PSCs）以聚合物給體和聚合物受體作為活性層材料，由于給/受體材料均為聚合物，因此具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，在可穿戴及柔性可拉伸器件的應(yīng)用中更具優(yōu)勢，受到研究者們廣泛關(guān)注。目前，all-PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）目前已經(jīng)突破18%。但是，和基于非富勒烯小分子受體的聚合物太陽電池相比，all-PSCs的效率仍然比較滯后。這種情況主要由兩方面原因造成：一方面，高性能的近紅外聚合物受體材料的種類和數(shù)量仍然很少，all-PSCs的短路電流（J_SC）仍然有很大提升空間；另一方面，全聚合物共混體系相分離形貌難以調(diào)控、通常導(dǎo)致較低的遷移率，從而限制了all-PSCs的進一步發(fā)展。因此，尋找有效的分子設(shè)計策略進一步降低聚合物受體光學(xué)帶隙的同時、擁有良好的電荷傳輸能力、低的能量損失和批次性差異等性能，是開發(fā)高效、穩(wěn)定的全聚合物太陽電池的長期挑戰(zhàn)之一。

圖1目前小分子受體高分子化兩種典型的結(jié)構(gòu)示意圖：（a）小分子受體高分子化線性聚合物受體（LC-PSMAs）；（b）雙纜型聚合物受體PT-YTz 

  近期，武漢大學(xué)高等研究院閔杰教授團隊提出了一個新的聚合物受體分子設(shè)計策略，合成了以聚噻吩為分子共軛骨架、受體Y11衍生物T-YTzBr為側(cè)鏈吊墜基團，通過壬酸甲酯鏈連接單元結(jié)合的骨狀給體/受體雙纜型共軛聚合物受體（DC-PSMA，圖1）PT-YTz。PT-YTz很好地繼承了稠環(huán)小分子受體的優(yōu)點，具有良好的溶解性和成膜性。此外，PT-YTz具有較高的吸光系數(shù)1.39×10⁵ cm^-1，其光學(xué)帶隙僅為1.31 eV，遠好于目前報道的線性聚合物受體材料。通過引入聚合物PM6作為給體材料，在最優(yōu)器件條件下其器件PCE達到了16.15%，J_SC高達26.27 mA cm^-2, 且非輻射復(fù)合損失僅為0.16 eV。值得一提的是該類雙纜型聚合物受體可以進一步通過聚噻吩主鏈或者側(cè)鏈吊墜基團的修飾從而進一步精細調(diào)控材料光物理性質(zhì)（吸收和能級），改善分子平面性、結(jié)晶性、介電常數(shù)、電子遷移率、活性層微觀形貌、獲得更多高效率、高穩(wěn)定性聚合物受體材料。從而進一步深化對雙纜型聚合物受體分子設(shè)計策略的認識，推動全聚合物光伏體系的發(fā)展。

  總之，這些實驗結(jié)果證明了雙纜型聚合物受體在高效all-PSCs中應(yīng)用前景廣闊，為設(shè)計和開發(fā)高性能聚合物受體材料和構(gòu)建高性能全聚合物光伏體系提供了新的設(shè)計思路。該工作以“Constructing a Double-Cable Polymer Acceptor for Efficient All-Polymer Solar Cells with a Non-Radiative Recombination Energy Loss of 0.16 eV”為題發(fā)表在《Chemistry of Materials》上（doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c02299）。武漢大學(xué)高等研究院博士畢業(yè)生汪濤為第一作者，博士研究生孫瑞和閔杰教授為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委和校內(nèi)自主科研項目的支持。

  原文連接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemmater.2c02299