分會(huì)

第二十六分會(huì)：有機(jī)光伏材料與器件

摘要

聚合物太陽(yáng)電池因其質(zhì)輕，柔性，可溶液加工大面積制備而受到大家的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，以Y6為代表的近紅外（NIR）電子受體已經(jīng)帶領(lǐng)有機(jī)光伏能量轉(zhuǎn)換效率突破17%并且有望得到進(jìn)一步的提升。盡管近紅外電子受體在拓寬光電響應(yīng)方面取得了令人鼓舞的進(jìn)展，但受限于傳統(tǒng)稠環(huán)電子受體繁瑣的關(guān)環(huán)合成步驟，如何獲取簡(jiǎn)單高效的NIR材料仍然是學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)。在這項(xiàng)工作中，我們?cè)O(shè)計(jì)合成了三個(gè)簡(jiǎn)單的NIR受體，其吸收波長(zhǎng)達(dá)1000 nm，它們具有類似的并二噻吩核，所不同的是中間橋連的雜原子，它們分別是碳原子（C）的W1，硅原子（Si）的W2和氮原子（N）的W3，如圖1a所示。令人意外的是，對(duì)于這三個(gè)簡(jiǎn)單的受體而言，僅一個(gè)原子的變化會(huì)導(dǎo)致光電性能和固體堆積方面的巨大差異。這些電子受體非常簡(jiǎn)單，尤其是W1，當(dāng)與PTB7-Th聚合物共混時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)非常高效的有機(jī)光伏（OPV）以及敏感的有機(jī)光電探測(cè)器（OPD），如圖1b和1c，表1所示。值得注意的是，在具有超過(guò)950 nm吸收的代表性NIR受體中，當(dāng)把材料光電性能與及其合成復(fù)雜度一起考慮時(shí)（品質(zhì)因數(shù)=效率/合成復(fù)雜度），W1具有最佳的品質(zhì)因數(shù)之一。結(jié)果，基于PTB7-Th:W1的OPD實(shí)現(xiàn)了快速的時(shí)間響應(yīng)，1.70 × 10-11 W?cm-2的超低光強(qiáng)度檢測(cè)和在830 nm處的4.28 × 1012 cm?Hz-1/2?W-1高比檢測(cè)率，代表著最高靈敏的自供能OPD之一，并且接近商用寬帶隙硅探測(cè)器。這些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)材料為進(jìn)一步應(yīng)用近紅外電子受體提供了潛在的例子。

關(guān)鍵詞

有機(jī)光伏;有機(jī)光探測(cè)器;電子受體;近紅外吸收

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