二噻吩并[2,3-d：2'，3'-d']苯并[1,2-b：4,5-b']二噻吩-alt-异靛蓝共轭聚合物的合成及二苯硫醚添加剂的...

本文聚焦于共轭聚合物的合成及其在光伏领域的应用，尤其关注了特定添加剂对材料光电性能的影响。文章的标题指出了研究的核心内容，即通过合成一种特定的共轭聚合物，并探索在其中添加二苯硫醚（DPS）添加剂后对光电性能的提升。共轭聚合物由于其独特的电子性能和光吸收特性，在光伏器件中具有潜在的应用价值。研究的关键点在于低带隙（LBG）共轭聚合物的制备及其在聚合物太阳能电池（PVCs）中的应用。 共轭聚合物是由交替的单体单元组成的长链分子，它们拥有交替的双键和单键结构，这使得其具有共轭双键系统。由于π电子的离域，共轭聚合物能够吸收光子并产生激子，进而在光伏器件中转换为电流。合成的共轭聚合物是一种交替共聚物，其中交替的单体单元为5,10-二(2-乙基己氧基)二噻吩并[2,3-d:2',3'-d']苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（DTBDT）和异靛蓝衍生物（ID）。这两种单体单元的交替共聚能够产生具有较好溶解性和宽广吸收范围（350-780nm）的聚合物，它在有机溶剂中表现出良好的溶解性，其最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）分别为-5.38eV和-3.80eV。这一特性意味着聚合物可以在较宽的太阳光谱范围内吸收光子，从而在太阳能电池中应用时可能提高光转换效率。 然而，当该聚合物与[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯（PC71BM）的混合物作为活性层制备成光伏电池时，其功率转换效率（PCE）仅达到0.21%，这表明未修饰的聚合物在光伏应用方面效率很低。然而，研究者发现当在溶液中引入极少量的二苯硫醚（DPS）作为添加剂时，可以显著增强聚合物在光伏器件中的性能。使用DPS作为溶剂添加剂后，制备的聚合物/PC71BM（质量比1:1.5）混合膜的光伏电池在100mW/cm²的AM1.5G光照下实现了最高PCE为4.43%的转换效率。 这一发现具有重要的应用前景，因为改善了聚合物的光伏性能，尤其是将效率提升至一个实用的水平，这对于聚合物太阳能电池的商业化具有积极的推动作用。DPS的加入可能是通过改善聚合物链之间的堆积和形态来实现这一效果，从而提高了活性层的光电转换效率。这种形态学的改善可能增强了电荷的分离和传输效率，降低了电荷复合，从而导致了电流密度和填充因子的提升。 此外，研究中还提到了聚合物太阳能电池在过去十年中所受到的关注，这主要是由于它们在大面积、柔性、低成本太阳能电池方面的潜在应用。尽管在聚合物太阳能电池方面已取得了一些稳步改进，并且已经展示了高达9%的功率转换效率，但商业化仍然受到其效率低和寿命短的限制。为了实现一个性能优越的PVC，研究者们一直在寻找具有更优特性的共轭聚合物及其衍生物。 在聚合物的合成和应用的研究中，通常需要对聚合物的合成步骤进行优化，以确保聚合物具有必要的光物理和电化学性质。而通过优化溶液处理条件，例如使用不同的溶剂、添加剂，或者使用后处理方法（如热退火）可以改善聚合物薄膜的形态结构，这对于提高光伏器件的性能至关重要。 这篇研究论文提供了一个重要的视角，即通过对聚合物合成和后处理条件的精细调控，可以显著提升聚合物太阳能电池的光电转换效率。这为进一步的材料开发和器件性能提升提供了有价值的信息和方法。