私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

  近年來基于非富勒烯受體的聚合物太陽電池(PSCs)發展迅速，展示了誘人的商業應用前景。寬帶隙聚合物給體材料對于實現高性能PSCs起著至關重要的作用，目前高性能給體聚合物大多是由苯并-[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-4,8-二酮(BDD)、二氟苯并[d][1,2,3]三唑(FTAZ)、噻吩并[3,4-b]噻吩(TT)、吡咯并[3,4-f]苯并三唑-5,7(6H)-二酮(TzBI)等砌塊構筑而成。然而，這些砌塊的合成路線較長，制約了它們大規模生產的潛力。而且，為了跟非富勒烯受體材料較深的LUMO能級相匹配以獲得高V_oc，通常還需要在共聚單元或π橋上引入額外的吸電子取代基如氟(F)、氯(Cl)原子等，這進一步增加了聚合物的制備成本。因此，發展結構簡單的新型砌塊、構筑低成本聚合物給體材料對于PSCs的發展具有重要意義。

  近日，華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室曹鏞院士和黃飛教授團隊的段春暉教授課題組聯合武漢工程大學劉治田教授和天津大學葉龍教授在Advanced Energy Materials上發表最新研究成果“3,4-Dicyanothiophene – A Versatile Building Block for Efficient Non-Fullerene Polymer Solar Cells”。該論文報道了一個結構非常簡單的砌塊：3,4-二氰基噻吩(DCT)。該砌塊利用有機共軛材料中最基本的構筑單位噻吩為母核，僅在其上引入兩個氰基，因而基于該砌塊的單體比源自BDD、TT、FTAZ和TzBI等砌塊的單體合成簡單得多（如圖1所示）。同時，該論文的研究表明，氰基具有降低HOMO/LUMO能級、增大偶極矩、提高介電常數、調控分子構象、誘導聚集、促進分子有序堆積、提高結晶性等多重作用。為了探究該砌塊在PSCs中的應用潛力，研究人員合成了基于DCT的寬帶隙共軛聚合物PB3TCN-C66及非氰基取代的聚合物PB3T-C66。在以IT-4F為受體的非富勒烯太陽電池中PB3TCN-C66（PCE = 11.2%）展現出遠高于PB3T-C66（PCE = 2.3%）的能量轉換效率。進一步，為了證明DCT砌塊的多用途性，研究人員還額外合成了兩個聚合物PB3TCN-EH-DMO和PB3TCN-BO（如圖2所示），均表現出優異的光伏性能，其中基于PB3TCN-BO:IT-4F的器件能獲得13.4%的PCE。

圖1 已報道的用于寬帶隙共軛聚合物的代表性砌塊(BDD, FTAZ, TT, TzBI)和本工作中報道的DCT砌塊（結構下方備注的是單體合成所需的步數）。

圖2 （a）聚合物分子式；（b）受體IT-4F分子式；（c）器件結構。

圖3 具有三個重復單元的聚合物主鏈構象(a)BDT3T的彎曲主干和(b)BDT3TCN的擬線形主干。

  作者根據小分子化合物的單晶結構模擬出PB3T-C66和PB3TCN-C66三聚體的構象，PB3TCN-C66主鏈為線性的構象，而PB3T-C66主鏈為彎曲的構象。PB3TCN-C66線性的構象有助于形成更為緊密的π-π堆疊，獲得更高的結晶性。

表1 在AM1.5G的光照下獲得的優化的polymer:IT-4F太陽電池器件參數

  a) 括號中的數據是從至少5個獨立器件獲得的平均值和標準差

  基于PB3T-C66優化的太陽電池顯示出低的PCE值為2.3%，相比之下，基于PB3TCN-C66器件效率提高到11.2%，而另外兩個聚合物也表現出與基于PB3TCN-C66器件相當、甚至更高的性能。相關器件數據表明DCT構筑的PSCs不僅具有高V_oc和低E_loss及高性能，而且還說明該單元具有多用途性。

圖4 (a~d)聚合物和共混膜2D GIWAXS圖形(a)PB3T-C66，(b)PB3T-C66:IT-4F，(c)PB3TCN-C66，(d)PB3TCN-C66:IT-4F；(e)相應聚合物和共混膜的1D GIWAXS輪廓。

  GIWAXS測試表明，無論是在純聚合物薄膜還是與IT-4F的共混薄膜中，PB3TCN-C66均表現出比PB3T-C66更小的π-π堆疊距離、更大的相干長度、及更高的結晶性。表明氰基可以誘導更為緊密的π-π堆積及提高聚合物的結晶性，有利于太陽電池中的電荷傳輸，提高J_sc和FF。

圖5 基于PB3TCN-C66和PB3TCN-C66共混膜的(a) R-SoXS曲線和(b)熱力學χ-?相圖。

  PB3TCN-C66：IT-4F共混膜的R-SoXS曲線比PB3T-C66：IT-4F表現出更高的駝峰、較小的long period以及較大σ，這些結果表明氰基可以誘導更小的域尺寸和更高的域純度，因此PB3TCN-C66:IT-4F形成了更大的給體:受體界面以產生更多電荷，抑制電荷復合并促進電荷傳輸。從而進一步說明用PB3TCN-C66制備的PSCs具有高的J_sc和FF值。PB3TCN-C66:IT-4F的χ值（相互作用參數）高于PB3T-C66:IT-4F的共混膜。從熱力學的角度看，更高的χ值說明非晶態共混相中受體的相對含量較高（即相純度更高）。這些結果說明，引入氰基是改變聚合物:受體相互作用從而優化非富勒烯PSCs形貌的有效方法。

  上述結果表明DCT具有結構簡單、易于合成、偶極矩較大、離化勢和電子親和能較高等多個優點，且具有提高介電常數、調控分子構象、誘導聚集、促進分子有序堆積、提高結晶性等多重功能，是一種用于構筑高性能、低成本PSCs共軛聚合物的極有前途的砌塊。

  來自武漢工程大學劉治田教授課題組的交換生張撥和華南理工大學的碩士生余永高為本論文的共同第一作者。段春暉教授、劉治田教授和葉龍教授是本論文的共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。

  文獻鏈接：3,4-Dicyanothiophene – A Versatile Building Block for Efficient Non-Fullerene Polymer Solar Cells (Adv. Energy Mater., 2020, DOI: 10.1002/aenm.201904247) https://doi.org/10.1002/aenm.201904247