氟化策略是設(shè)計(jì)合成有機(jī)光伏聚合物給體最常用的方法，汕頭大學(xué)武慶賀教授課題組在本綜述中總結(jié)了氟化合成方法、氟化聚合物及其物理性質(zhì)和光伏性能，為氟化聚合物給體的創(chuàng)新和理性設(shè)計(jì)提供支持。
非富勒烯受體的快速發(fā)展使有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率超過19%，高性能非富勒烯受體具有在600-900nm強(qiáng)吸收、中等HOMO能級和高結(jié)晶性等特點(diǎn)，這要求聚合物給體具有相匹配的物理性質(zhì)，例如互補(bǔ)的光吸收、匹配的HOMO能級、高空穴遷移率和優(yōu)異的形貌相容性。因此，有效調(diào)節(jié)聚合物給體物理性質(zhì)的策略對于非富勒烯有機(jī)光伏的發(fā)展具有重要意義。氟的原子半徑小，電負(fù)性強(qiáng)且易形成豐富的分子間弱相互作用，使其可用于高效調(diào)控聚合物的能級、吸光系數(shù)、介電常數(shù)、結(jié)晶度和電荷傳輸?shù)任锢硇再|(zhì)。由于氟化策略的成功和廣泛應(yīng)用，目前絕大部分高性能聚合物給體都帶有一個(gè)或多個(gè)氟原子。
為更有效利用氟化設(shè)計(jì)策略，并為氟化聚合物的創(chuàng)制提供指導(dǎo)，汕頭大學(xué)武慶賀教授課題組對氟化合成方法、氟化聚合物及其物理性質(zhì)和光伏性能進(jìn)行了全面總結(jié)。詳細(xì)介紹了在π共軛骨架上引入氟原子的合成方法、常用的含氟聚合單體的合成路線、以及高性能氟化聚合物給體的分子結(jié)構(gòu)演變。該綜述將氟化聚合物按給體或受體單元進(jìn)行分類，重點(diǎn)介紹了聚合物結(jié)構(gòu)、光電物理性質(zhì)和光伏性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為氟化聚合物的理性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。最后總結(jié)了氟原子的作用，包括降低HOMO能級、調(diào)控聚合物光物理性質(zhì)、提高聚合物的結(jié)晶性和載流子遷移率、優(yōu)化共混薄膜形貌和相分離、提高介電常數(shù)等。該綜述也展望了氟化聚合物面臨的挑戰(zhàn)和未來可能取得進(jìn)展的途徑。 論文信息 Fluorinated Polymer Donors for Nonfullerene Organic Solar Cells Dongyan Li, Huijuan Wang, Jinming Chen, Prof. Qinghe Wu Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202303155
