化學所共軛聚合物光伏材料的分子設計取得進展

　　在D-A共軛聚合物的受體單元上引入氟取代基，由于可以在不影響聚合物吸收光譜和遷移率的前提下，有效降低聚合物的HOMO能級，進而提高器件的開路電壓和光伏性能，成為近幾年來的研究熱點；但是受限于受體單元在引入氟取代基時的選擇性，這種方法只能應用于少數的聚合物光伏材料體系，因而，如何有效地拓展其在聚合物光伏材料體系中的應用具有十分重要的科學意義。

　　在中國科學院、科技部、國家自然科學基金委和中國科學院化學研究所的大力支持下，化學所高分子物理與化學國家重點實驗室相關研究人員首次提出了在D-A共軛聚合物給體單元共軛側鏈上引入氟取代基的設計思路，發明了在聚合物給體單元共軛側鏈引入氟取代基的合成方法（ZL申請號：201310302374.4），并設計合成了一系列聚合物光伏材料（Adv. Mater., 2014, 26, 1118-1123）。結果表明：引入氟取代基后，聚合物的吸收光譜和遷移率幾乎沒有變化，聚合物的HOMO能級明顯下降；相對于在受體單元上引入氟取代基，在給體單元共軛側鏈上引入氟取代基能更加有效的降低聚合物的HOMO 能級；在給受體單元上氟取代基的協同作用下，聚合物的HOMO能級下降0.30eV；相應光伏器件的開路電壓提高0.22V，能量轉化效率從4.5%提高到8.6%。這一研究結果突破了氟取代基在調節聚合物分子能級方面的局限性，首次成功實現了在給體單元上引入強吸電子基團調節聚合物分子能級的設計理念，為聚合物光伏材料的分子設計提供了新的思路和方法，將極大促進新型高效聚合物光伏材料的發展。