全高分子太阳能电池区域的进步与发展

   在光能转化为电能方面，全高分子太阳能电池采用p型高分子半导体（给体）和n型高分子半导体（受体）的共混物作为活性层，与传统的无机太阳能电池相比，具有柔性、成本低、重量轻的突出优点，已成为太阳能电池研究的重要方向之一。但是，n型高分子半导体的种类和数量远远少于p型高分子半导体，因此开发n型高分子半导体材料是发展全高分子太阳能电池的核心。

    硼氮配位键降低共轭高分子LUMO/HOMO能级的基本原理，将硼氮配位键引入到n型高分子半导体的分子设计中（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 3648）。进而提出了两种用硼氮配位键设计n型高分子半导体受体材料的分子设计方法：一是在共轭高分子的重复单元中，用一个硼氮配位键取代碳碳共价键，使共轭高分子的LUMO/HOMO能级同时降低0.5–0.6eV，将常见的p型高分子半导体给体材料转变为n型高分子半导体受体材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5313）；二是先设计基于硼氮配位键的新型缺电子单元——双硼氮桥联联吡啶，再用于构建n型高分子半导体受体材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 1436）。

　　研究表明，硼氮配位键n型高分子半导体具有LUMO轨道离域、LUMO能级可调的特点（Chem. Sci., 2016, 7, 6197）。基于该*的电子结构，在得到全高分子太阳电池器件效率6%的同时，实现了光子能量损失0.51 eV，突破了传统有机太阳能电池光子能量损失zui小值0.6eV的极限，也是已知文献报道的zui低值（Adv. Mater., 2016, 28, 6504)。

　　该工作获得了科技部“973”项目、自然科学基金、中科院先导计划等项目的资助。

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