全高分子太陽能電池區域的進步與發展
更新時間：2019-03-05 點擊次數：1229次在光能轉化為電能方面，全高分子太陽能電池采用p型高分子半導體（給體）和n型高分子半導體（受體）的共混物作為活性層，與傳統的無機太陽能電池相比，具有柔性、成本低、重量輕的突出優點，已成為太陽能電池研究的重要方向之一。但是，n型高分子半導體的種類和數量遠遠少于p型高分子半導體，因此開發n型高分子半導體材料是發展全高分子太陽能電池的核心。
硼氮配位鍵降低共軛高分子LUMO/HOMO能級的基本原理，將硼氮配位鍵引入到n型高分子半導體的分子設計中（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 3648）。進而提出了兩種用硼氮配位鍵設計n型高分子半導體受體材料的分子設計方法：一是在共軛高分子的重復單元中，用一個硼氮配位鍵取代碳碳共價鍵，使共軛高分子的LUMO/HOMO能級同時降低0.5–0.6eV，將常見的p型高分子半導體給體材料轉變為n型高分子半導體受體材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5313）；二是先設計基于硼氮配位鍵的新型缺電子單元——雙硼氮橋聯聯吡啶，再用于構建n型高分子半導體受體材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 1436）。
研究表明，硼氮配位鍵n型高分子半導體具有LUMO軌道離域、LUMO能級可調的特點（Chem. Sci., 2016, 7, 6197）。基于該*的電子結構，在得到全高分子太陽電池器件效率6%的同時，實現了光子能量損失0.51 eV，突破了傳統有機太陽能電池光子能量損失zui小值0.6eV的極限，也是已知文獻報道的zui低值（Adv. Mater., 2016, 28, 6504)。
該工作獲得了科技部“973”項目、自然科學基金、中科院先導計劃等項目的資助。
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