采用引入硒原子的方法调节给-受体型聚合物的光学性质从而获得高效率聚合物太阳能电池的研究

Design and synthesis of high-performance conjugated polymers is the best strategy to dramatically improve the efficiency of polymer solar cells (PSCs), so it is recognized to be an important basic research subject for promoting progress in the practical application of polymer solar cells. In this project we design a series of novel Se-contained conjugated polymers via Se atom substituted S atom, and aim to take more excellent photoelectric properties to the polymers by Se atom, such as lower bandgap, higher charge carrier mobility, and high power conversion efficiency (PCE) in PSCs device. The subject mainly includes the following three aspects: (1) design and synthesis benzo[1,2-b:3, 4-b’]diselenophene (BDSe) monomers and DSeBSeff monomers to build novel polymers; (2) preparation of ideal photosensitive active layers by using the novel high-performance polymers with PCBM(/ICBA), and achieveing a breakthrough in PCE; (3) by collecting and disposing data of materials, devices and theory computing, different location and different quantity of Se atom instead S atom on the polymers will be studied, then the change rules of polymer properties will be found which are convenient for developing large-scale production of PSCs with high PCE.

设计合成高性能聚合物是显著提高聚合物太阳能电池（PSCs）器件效率的最佳方法之一，被公认为是推动有机光伏领域进步及PSCs实用化的重要基础性研究课题。本项目通过将Se原子引入到高性能聚合物重复单元结构中获得新型给、受体结构单元，构筑具有高电荷迁移效率、窄能带隙特点的新型高性能聚合物，实现PSCs器件高能量转化效率的突破，从而提高材料的实用性。研究主要包括以下几个方面：（1）设计合成由苯并二硒吩类单体和双氟代苯并硒二唑类单体组成的含硒高性能聚合物；（2）制备由高性能聚合物与富勒烯类受体材料复合而成的理想光敏活性层，实现PSCs器件能量转化效率的突破；（3）综合材料性能、器件测试数据、协同理论计算，研究在高性能聚合物结构体系中，在不同位置、或以不同数量引入Se原子而对聚合物性能及高性能器件的制备工艺产生的变化和影响，为便于开发能够生产大面积PSCs器件的新型高性能材料提供设计思路和研究基础

在当今opv领域快速发展的背景下，我们开展了关于采用硒吩单元制备窄带系共轭聚合物材料的研究工作，通过在不同位置和不同数量的引入，研究硒吩单元对材料性能的影响情况。研究结果表明，硒吩单元对该领域材料设计和优化具有非常理想的效果，能够有效地提高材料的光电性质，从而获得性能优异的聚合物太阳能电池给体材料。除了与传统的富勒烯受体单元组合，制备了相应的器件，我们还在当前的发展趋势下，将我们开发的新材料与非富勒烯受体材料进行组合，开展了新的器件性能的研究工作，其结果也表现出良好的发展潜力。基于我们开发的新材料具有非常好的溶解性这一特点，我们在该项目的支持下，进一步开展了绿色溶剂加工器件的研究工作，也取得了令人满意的初步结果。