1、 全文速览：

  设计合成了三种BDT类区域规整的聚合物给体材料。得益于D-D型的分子骨架，聚合物显示出非常宽的光学带隙，能够很好地与窄带隙非富勒烯受体匹配。其中单氯取代的区域规整聚合物给体材料PBDTT1Cl具有更规整、更紧密的分子排列，基于PBDTT1Cl给体材料的器件显示出高且平衡的载流子迁移率以及更长的电荷分离态寿命。最终基于PBDTT1Cl给体材料的器件获得了17.10%的光电转换效率以及0.19 eV的低非辐射能量损失。同时，PBDTT1Cl也表现出了优异的FOM值和良好的普适性。这一研究结果为设计低成本高性能聚合物供体材料提供了一种简单有效的策略。

2、背景介绍：

  有机太阳能电池因具有质轻，廉价，可大面积印刷等优点一直受到人们的广泛关注。最近几年得益于新型材料的开发，特别是非富勒烯受体材料的迅猛发展，有机太阳能电池的光电转换效率已经突破19%，发展前景广阔。一般来说，高性能非富勒烯受体材料分子内存在强电子推拉效应，使其吸收光谱能延伸至近红外区，因此就需要匹配宽带隙给体材料来获得高短路电流密度，从而实现高光电转换效率。和日益丰富的非富勒烯受体材料相比，高性能的聚合物给体材料的种类显得尤为不足，并且现有的高效聚合物给体材料通常合成难度大、收率低，因而普遍价格昂贵。因此开发高效且便宜的宽带隙给体材料就显得非常迫切。

3、研究出发点：

  采用D-A型结构的材料易于调节分子能级和吸收光谱，但分子内的强推拉电子作用往往使材料具有较小的光学带隙。而设计合成D-D型的分子结构来减弱分子内的推拉电子作用可以有效扩宽分子的光学带隙。同时课题组在前期的研究中发现与相应的无规聚合物相比，区域规整聚合物通常具有较大的吸光系数，并且容易形成更紧密的分子堆积（Macromolecules 2018, 51, 8646）。基于区域规整聚合物的器件通常可以获得更好的光伏性能。基于以上考虑，他们设计合成了三种D-D型BDT类聚合物给体材料。通过噻吩桥上氯原子引入数量的不同来调节分子间的相互作用以获得更有序的分子堆积以及更小的分子间π-π堆叠距离。最终基于聚合物给体材料PBDTT1Cl的器件获得了最高17.10%的光电转换效率以及0.19 eV的低非辐射能量损失。同时，PBDTT1Cl也表现出了优异的FOM值和良好的普适性。

4、图文解析：

Scheme 1. The chemical structure of Y18-1F and the synthetic routes of PBDTT, PBDTT1Cl, and PBDTT2Cl.

Figure 1. (a) Normalized absorption of Y18-1F, PBDTT, PBDTT1Cl, and PBDTT2Cl as thin films; (b) energy diagram of devices.

Figure 2. Characteristic curves of PBDTTs:Y18-1F-based devices: (a) J–V curves; (b) EQEs curves; (c) photocurrent density (J_ph) vs. effective voltage (V_eff); (d) short-circuit current density (J_sc) vs. light intensity; (e) The PCE-E_g^opt data of efficient OPVs reported in recent years; (f) The PCE-?E_nr data of efficient OPVs reported in recent years.

Figure 3. (a) GIWAXS patterns of the neat/blend films of PBDTT, PBDTT1Cl, and PBDTT2Cl. (b) The corresponding scattering profiles of the neat and blend films.

Figure 4. Contour plot of time-resolved absorption difference spectra of (a) PBDTT:Y18-1F, (c) PBDTT1Cl:Y18-1F, and (e) PBDTT2Cl:Y18-1F blend films. TA spectra of (b) PBDTT:Y18-1F, (d) PBDTT1Cl:Y18-1F, and (f) PBDTT2Cl:Y18-1F blend films recorded at selected decay times.

5、总结与展望：

  改变以往D-A交替的分子骨架，采用D-D交替的分子骨架来获得宽带隙聚合物给体材料。通过噻吩桥上氯原子引入数量的不同来调节分子间的相互作用以获得更有序的分子堆叠以及更紧密的分子间π-π堆叠距离，最终获得了高性能、易合成以及良好普适性的聚合物给体材料。他们的这一工作为设计高性能、低成本的聚合物给体材料提供了一种简单有效的策略。

  该工作以Chlorination Enabling a Low-cost Benzodithiophene-based Wide-bandgap Donor Polymer with an Efficiency of over 17%为题发表在《Advanced Materials》。文章第一作者为青岛大学汪航，共同第一作者为北京师范大学路皓。文章通讯作者为刘亚辉教授、徐新军教授和薄志山教授。通讯单位为青岛大学和北京师范大学。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105483 

招聘启事：

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