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为提升有机太阳能电池（OSCs）性能，需优化 D-A 型聚合物给体。研究人员将强吸电子单元 AQI 与含氯噻吩侧链的苯并二噻吩（BDT-T-Cl）结合，制备聚合物给体 PBA4。其与 Y6 共混膜表现优异，器件 PCE 达 10.2%，表明 AQI 在构建光伏聚合物给体中具潜力。
有机太阳能电池（OSCs）作为极具潜力的可再生能源技术，凭借轻便、柔性及可溶液加工等优势，吸引着全球科研人员的目光。然而，其发展面临着关键挑战：高效聚合物给体材料的种类相对有限，且与非富勒烯受体（NFAs）的匹配性优化仍有提升空间。当前，NFAs 如 Y6 系列的蓬勃发展推动 OSCs 功率转换效率（PCE）接近 20%，但聚合物给体的创新步伐却稍显滞后。开发新型电子受体（A）单元并深入探究结构 - 性能关系，成为突破现有瓶颈、进一步提升 OSCs 性能的核心方向。
在这样的背景下，国内研究人员（因原文未明确标注作者单位，结合基金支持为中国国家自然科学基金，推测为国内团队）开展了一项具有创新性的研究。他们将一种新型大共轭吸电子单元 —— 苊并 [1,2-b] 喹喔啉酰亚胺（AQI）引入聚合物给体的构建中，设计并合成了 D-A 型聚合物给体 PBA4（由 AQI 与含氯噻吩侧链的苯并二噻吩单元 BDT-T-Cl 共聚而成），相关成果发表在《Dyes and Pigments》。此项研究旨在探索 AQI 作为 A 单元在聚合物给体中的应用潜力，通过分子工程优化材料的光电特性，以实现更高效的电荷传输与能量转换。
主要关键技术方法
研究采用常规的聚合物合成手段，通过 Stille 或 Suzuki 偶联反应实现单体聚合，获得 PBA4。材料表征方面，利用1H NMR 光谱确认分子结构；通过紫外 - 可见吸收光谱（UV-Vis）分析材料的光学带隙与吸收范围；采用差示扫描量热法（DSC）和 X 射线衍射（XRD）研究聚合物及共混膜的热稳定性与分子堆积结构；借助空间电荷限制电流法（SCLC）测定电荷迁移率；最终通过器件制备与表征，评估 OSCs 的光伏性能，包括开路电压（VOC）、短路电流（JSC）、填充因子（FF）及 PCE。
研究结果
1. 材料合成与基本性质
PBA4 具有良好的溶解性，可溶于氯仿、氯苯等常见有机溶剂。其分子结构展现出优异的平面性，在 300-700 nm 范围内有强吸收，光学带隙适中，与受体 Y6 的能级和吸收光谱高度匹配。
2. 共混膜的微观结构
PBA4 与 Y6 的共混膜呈现出有序的分子堆叠和良好的结晶度，这得益于 AQI 单元的大共轭平面促进了分子间相互作用。有序的微观结构有效减少了电荷复合，提升了电荷传输效率。
3. 器件光伏性能
基于 PBA4:Y6 的 OSCs 器件实现了 10.2% 的中等 PCE，其中VOC为 0.84 V。尽管性能未达顶尖水平，但该结果首次证实 AQI 可作为 A 单元构建 D-A 型聚合物给体，为后续材料优化提供了重要起点。
结论与讨论
本研究首次将 AQI 单元引入聚合物给体领域，成功制备了 D-A 型聚合物 PBA4。尽管受限于 BDT 和 AQI 单元上过大的侧链基团对结晶度与溶解性平衡的影响，器件 PCE 尚未突破更高水平，但研究结果明确揭示了 AQI 在调节分子堆积、优化电荷传输方面的潜力。这一发现为设计新型高效聚合物给体开辟了新路径 —— 通过进一步的分子工程（如侧链优化、共轭骨架调整）平衡材料的溶解性与结晶性，有望显著提升基于 AQI 的光伏聚合物性能。该工作不仅拓展了 A 单元的种类，也为 OSCs 中聚合物给体与 NFAs 的协同优化提供了重要参考，对推动有机光伏材料的发展具有实质性意义。
