面向非富勒烯型有机光伏电池的聚合物给体材料设计

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1、面向非富勒烯型有机光伏电池的聚合物给体材料设计张少青侯剑辉北京科技大学化学与生物工程学院中国科学院化学研宄所北京分子科学国家实验室高分子物理与化学实验室可溶液加工的有机光伏电池(OPV)是一种具有重要应用潜力的新型光伏技术。在OPV技术的发展过程屮，富勒烯衍生物作为电子受体材料占据丫相当长时间的统治地位，因此聚合物给体材料设计中对如何与富勒烯受体材料相互匹配考虑较多。最近儿年来，基于聚合物给体和非富勒烯有机受体的OPV电池，简称为非富勒烯型NF-OPV，得到了十分快速的发展。在此类电池中，聚合物电子给体和非富勒烯型电子受体材料均

2、起到了十分重要的作用。相比于较为经典的富勒烯型OPV,NF-OPV对聚合物给体的光电特性和聚集态结构提出丫新的要求。因此，本文针对NF-OPV的特点，重点介绍NF-OPV对聚合物给体材料的吸收光谱、分子能级以及聚集态结构等特征的新耍求，总结最近儿年来的相关进展，并在此基础上进一步讨论聚合物电子给体材料面临的挑战和展望。关键词：有机太阳能电池;共轭聚合物;分子设计;非富勒烯受体;光伏效率;张少青，北京科技大学化学与生物工程学院讲师。2017年1月毕业于北京科技大学化学与生物工程学院，获理学学位。主要从事新型聚合物及小分子光伏材料的

3、设计合成与表征工作。侯剑辉，中国科学院化学研究所研究员，生导师。2006年6月毕业于屮国科学院化学研宂所，获理学学位。长期从事有机光伏领域的研宂,主耍研宄方向包括新型有机光伏材料的设计合成以及高效率有机光伏器件的制备技术等。May29,2017基金：国家自然科学基金委(91333204,21325419,51673201)RationalDesignStrategiesforPolymerDonorsforApplicationsinNon-FullereneOrganicPhotovoltaicCellsZHANGShao-Q

4、ingHOUJian-HuiSchoolofChemistryandBiologyEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing;StateKeyLaboratoryofPolymerPhysicsandChemistry，BeijingNationalLaboratoryforMolecularSciences，InstituteofChemistry，ChineseAcademyofSciences;Abstract：Solution-processableorgani

5、cphotovoltaiccells(OPVs)haveattractedconsiderableinterest.Overthepasttwentyyears,fullereneanditsderivativeshavebeenpredominatelyusedastheelectronacceptormaterialstofabricateOPVdevices.Inrecentfewyears,non-fullereneorganicphotovoltaiccells(NF-OPVs)，consistingofpolymer

6、sasthedonorsandthenon-fullerene(NF)materialsastheacceptors,havebeendevelopedrapidly,andthehighestpowerconversionefficienciesofNF一OPVsexceedthoseoffullcrcne-basedOPVs.IntheseNF-OPVs,bothpolymericdonormaterialsandNFacceptorsplaycriticalrolesinachievingoutstandingeffici

7、encies,andhence,themoleculardesignofthepolymerdonorshasbeendeemedaveryimportanttopicofresearchinthefield.Inthisreview,wewillpresentanintroductionofthespecificrequirementsforpolymerdonorsinNF-OPVsandsummarizetherecentprogressrelatedtopolymerdonorsfortheapplicationsinh

8、ighlyefficientNF-OPVs.Keyword：Organicphotovoltaiccells;Conjugatedpolymer;Moleculardesign;Non-fullereneacceptor;Powerconversioneffic