全聚合物太阳能电池 (all-PSC)相比于小分子受体有机太阳能电池有着更好的机械性能，光学稳定性和热稳定性而受到了越来越多的关注。近来基于聚合小分子受体 (PSMA) 的全聚合物太阳能电池 (all-PSC)的PCE提高非常显著，开启了其在可穿戴和柔性设备等特殊应用领域的商业化新起点。

  中科院化学所李永舫, Lei Meng, Bo Guan和北卡罗来纳州立大学Harald Ade等人合成了两种基于A-DA'DA小分子受体的PSMA，PS-Se与苯并[c][1,2,5]噻二唑 A'-核心和PN-Se与苯并三唑A'-核心，用于研究分子结构对PSMA光伏性能的影响。这两种PSMA具有广泛的吸收，PN-Se显示比PS-Se具有更多红移吸收和合适的电子能级，适用于以 PBDB-T 作为聚合物供体的全 PSC 中的聚合物受体。

图1 PS-Se和PN-Se的分子结构和物理化学性能

图2 PS-Se和PN-Se的合成路线

  低温透射电子显微镜（Cryo-TEM）可视化PBDB-T给体和PSMA在其溶液中的聚集行为。此外，通过光致力显微镜可以清楚地观察到PBDB-T:PN-Se共混膜中聚集尺寸为10~20 nm 的双连续互穿网络。PBDB-T:PN-Se 活性层的理想形态使其全 PSC 显示出更高的功率转换效率（图3），为16.16%。

图3 光学性能和瞬态吸收动力学

综上所述，本文设计并且合成了两种新型基于A-DA’D-A类似Y6受体和Y18的PSMAs PS-Se和PN-Se。不仅得到了基于高效聚合物受体PN-Se的高效全聚合太阳能电池，而且从分子结构，纳米维度，光学性能和光伏特性等方面对其进行了全面的研究。对未来PSMAs的分子设计和全聚合太阳能电池器件优化有着更好的指导意义。

参考文献：

Du, J., Hu, K., Zhang, J. et al. Polymerized small molecular acceptor based all-polymer solar cells with an efficiency of 16.16% via tuning polymer blend morphology by molecular design. Nat. Commun. 12, 5264 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25638-9