全聚合物太阳能电池因其优异的稳定性而具有巨大的商业化潜力。同时实现高效率、长寿命和机械稳定性对于全聚合物太阳能电池的商业化至关重要，然而这却是全聚合物太阳电池领域中的难点。
近日，山东大学的高珂教授、孙延娜副教授与西安石油大学的高欢欢博士合作，采用端基共轭拓展策略设计并合成了新型聚合物受体PY-NFT，以此构建了二元全聚合物有机太阳能电池，实现了效率-热稳定性-机械性能的协同优化。
研究发现，通过端基共轭拓展策略，PY-NFT的吸收光谱表现出比PY-FT更明显的红移，分子间的π-π堆积更为紧密，分子结晶性得到提升。基于PM6:PY-NFT的二元全聚合物有机太阳能电池实现了19.12%的光电转换效率（认证效率为18.45%），优于PM6:PY-FT参比器件（17.14%）。
此外，研究还发现，基于PM6:PY-NFT的器件具有卓越的热稳定性，在N2环境中65 ℃加热1500小时后，仍能保持初始效率的90%，这主要得益于其良好的形貌热稳定性。在活性层机械性能方面，PM6:PY-NFT薄膜的裂纹起始应变（COS）达到了24.1%，显示出优异的机械性能。通过对材料的结晶特性和堆积性能进行深入分析，研究者们发现，端基共轭拓展策略有助于优化分子堆积，从而提升电荷迁移效率，促进了器件效率、热稳定性和机械性能的协同提升。
这项工作展现了化学结构的精细优化在协同提升光伏性能、热稳定性和机械性能方面的关键作用，并为有机太阳能电池向实用化发展提供了参考。
论文信息
End-Extended Conjugation Strategy to Reduce the Efficiency-Stability-Mechanical Robustness Gap in Binary All-Polymer Solar Cells
Xu Zhang, Dr. Huanhuan Gao, Dr. Yuanyuan Kan, Xunchang Wang, Wenqing Zhang, Kangkang Zhou, Dr. Huajun Xu, Prof. Long Ye, Prof. Renqiang Yang, Prof. Yingguo Yang, Prof. Xiaotao Hao, Dr. Yanna Sun, Prof. Ke Gao
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202415583
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