基于二噻唑苯并三唑聚合物给体实现的高效绿色溶剂、无添加剂、免后处理有机太阳能电池

《Science China-Materials》：Efficient green-solvent, additive-free and post-treatment-free organic solar cells enabled by dithiazolobenzotriazole-based polymer donors

　　开发可基于绿色溶剂加工且无需添加剂或后处理的有机太阳能电池（OSCs），对于可持续制造至关重要，但由于形貌调控手段有限，实现高功率转换效率（PCE）仍然困难。本文开发了一种新的缺电子构建单元——二噻唑[4′,5′:3,4;5″,4″:5,6]苯并[1,2-d][1,2,3]三唑（DTzBT），该单元将苯并[d][1,2,3]三唑（BTA）与噻唑稠合，从而利用硫/氮介导的非共价相互作用，增强平面性并降低HOMO能级。为分离侧链效应，我们设计并合成了两种基于DTzBT的给体分子，分别为PTzMe-F（N-甲基）和PTzEH-F（N-2-乙基己基）。PTzMe-F溶解性与与L8-BO的互溶性均较差，效率仅为2.64%（氯仿）。PTzEH-F则表现出优异的可加工性和良好的薄膜形貌，在氯仿中加工效率达17.61%，在甲苯中加工且无需任何添加剂或后处理的成膜效率达19.17%。此外，基于PTzEH-F/L8-BO:PC₇₁BM的三元逐层器件取得了令人瞩目的20.27%效率。综合表征结果表明，2-乙基己基侧链在保持强分子间相互作用和良好相分离的同时提供了最优溶解性。DTzBT通过吸电子的噻唑稠合缓解了BTA的HOMO抬升趋势，实现了聚集调控与能级控制的统一。这些结果表明，精确的骨架与侧链协同设计可实现高性能有机太阳能电池的绿色溶剂、无添加剂加工，推动可持续光伏制造的发展。