孙明亮教授、包西昌研究员， Nano Energy：苯并二恶唑基聚合物给体助力高效聚合物太阳能电池

第一作者：盛辉

通讯作者：孙明亮*、包西昌*、文树光*

单位：中国海洋大学、中国科学院青岛生物能源与过程研究所

聚合物太阳能电池（PSCs）由于其柔韧性、重量轻、成本低、溶液加工等特点，近年来受到广泛关注，并取得快速发展，能量转换效率（PCE）已突破19%。为了进一步提高光伏性能，通过引入客体分子的三元器件设计策略可以有效地改善光谱吸收、降低非辐射复合、优化器件的激子动力学过程。目前经常报道的三元体系中，客体通常为小分子受体，而聚合物给体的报道则相对较少。然而，聚合物给体在宽带隙材料设计方面具有明显优势，可以弥补二元体系在短波长光谱的吸收，提高器件的光捕获能力，对开发高性能的聚合物太阳能电池具有重要意义。

近日，中国海洋大学孙明亮教授团队与中国科学院青岛生物能源与过程研究所包西昌研究员团队合作，在国际知名期刊 Nano Energy 上发表题为“A benzobisoxazole-based polymer assisting high efficiency polymer solar cells”的文章。该文章设计合成了一种基于苯并二恶唑的宽带隙聚合物给体PBBO，探索其作为第三组分对PM6:BTP-eC9体系太阳能电池性能的作用。研究结果表明，PBBO的引入增强了活性层的光谱吸收，PBBO与PM6之间可以高效的形成类合金结构，大大优化了的器件的光电转换过程，能量转换效率由二元器件的17.50%提高到18.66%，显示了苯并二恶唑基聚合物在提高光伏器件性能的优势，为开发新型聚合物给体材料提供了新思路。

利用苯并二恶唑的弱吸电子性质构建宽带隙聚合物PBBO，并将其应用于三元有机太阳能电池中，改善了器件在短波区域的光吸收，使光电转换效率得到显著提升。

由于PBBO与PM6间可以形成类合金结构，因而PBBO的引入进一步提高了器件的开路电压，改善了给受体共混膜的结晶度，降低了π-π堆积距离，促进了电荷的高效传输，使器件光伏性能得到显著提高。

PBBO具有较强的荧光，与PM6之间形成了有效的能量转移，同时PBBO的引入促进了给受体间的电荷转移，改善了器件的激子解离，降低了载流子复合，这使得器件短路电流密度和填充因子得到提高。

A benzobisoxazole-based polymer assisting high efficiency polymer solar cells