近日，国际权威期刊Advanced Materials（《先进材料》）以研究性论文（Research Article）的形式在线发表了我组在低成本聚合物给体材料开发及其可加工性能研究方面取得的最新成果。论文标题为“A High-Performance Organic Photovoltaic System with Versatile Solution Processability”。博士研究生邵一鸣和高远为该论文共同第一作者，孙瑞副研究员和闵杰教授为该论文的通讯作者，武汉大学高等研究院为唯一署名单位/唯一通讯单位。
有机太阳能电池（OPV）因其具有轻、柔、薄、透、可卷对卷溶液加工等独特优势，在物联网、可穿戴器件、光伏建筑一体化等领域展现出巨大的应用潜力。随着材料设计与器件工程的不断发展，其光电转换效率（PCE）取得了长足进展。与小分子受体材料的蓬勃发展相比，尽管出现了许多高性能的D-A型聚合物给体材料（如 PM6和D18），但目前聚合物给体材料的只关注了良好匹配的D/A单元，而没有充分考虑溶液加工性能的重要性（包括批次重现性，膜厚耐受性，尺寸滞后效应，绿色溶剂加工，以及高速涂覆能力这五种关键性能参数），因此可持续地开发适应于商业化发展的D-A共聚物日益受到限制。
DP3的化学结构以及各种溶液加工场景下的性能
基于此，课题组通过传统的三元共聚策略合成了基于4-氯噻唑和噻唑并噻唑单元构筑的无规聚合物给体DP3。研究发现DP3具有不规则的分子骨架，但是其溶液中的预聚集性质相比于规整的二元给体DP1来说有显著提升。此外， DP3具有更强的结晶性，使得DP3与小分子受体L8-BO共混时，活性层具有更适当的相分离形貌，从而确保了更高效的激子解离效率，有助于实现填充因子和短路电流密度的双重提升，最终DP3:L8-BO体系实现了19.12%的优异PCE。更重要的是，与DP1:L8-BO体系相比，还展现出了多种优异的溶液加工性能（包括批次重现性，膜厚耐受性，尺寸滞后效应，绿色溶剂加工，以及高速涂覆能力），体现了DP3具有巨大的应用潜力，对可加工的光伏材料体系设计具有一定的指导意义。
总之，该项工作强调了理解和利用所提出的关键性能参数的重要意义，这些参数是促进和指导下一代光伏开发和评估以实现产业化的重要工具。
该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。武汉大学科研公共服务共享平台为此项工作的开展提供了有力的支撑。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202406329
