武庆贺教授课题组聚焦于有机光电功能材料的设计合成及光伏器件性能研究，致力于发展新的合成方法构筑新型聚合单体、创新新材料的发展思路、揭示影响光伏器件性能的因素和机制。在前期成功合成噻吩稠合萘单酰亚胺单体并构筑一类新型的高性能聚合物给体材料的基础上（Joule,2021,5,931 Cell姊妹刊，影响因子41.248；Chem.Mater.2021,33,1976 影响因子 9.811），本课题组通过调控聚合物的溶解度，在高性能逐层沉积有机太阳能电池上取得重要研究进展，相关研究成果以题“Manipulating Solubility Property of Polymer Donor for High-Performance Layer-by-Layer Processed Organic Solar Cells”发表在《Energy & Environmental Sciences》（影响因子38.532）上。
通过两步逐层沉积（layer-by-layer LBL）的方法制备有机太阳能电池（OSC）可以避免繁琐的形貌优化，而且很容易实现给受体材料垂直方向上的相分离（利用共混溶液一步沉积法很难实现）。制备LBL-OSC，聚合物给体材料的溶解度性质区别于受体材料非常关键，然而目前缺乏和高性能受体材料具有不同溶解度性质的聚合物给体材料，而且溶解度性质如何影响活性层材料的形貌、相分离以及光伏性能仍缺乏深入的研究。针对这些难题，我们意外发现通过NTI的烷基链可以调控聚合物的溶解度性质，并成功合成不溶于氯仿的新聚合物给体材料PNTB6-Cl，基于PNTB6-Cl：N3的两组分LBL-OSC具有最高17.59 % 的光电转换效率，同时该聚合物在较大的分子量分布范围内（45.27– 91.53 KDa）具有出色的聚合物批次器件重复性，这是报道的两组分LBL-OSC最好的结果之一。同时该论文深入地研究了聚合物的溶解度性质影响受体材料的渗入、相分离和光伏器件性能的机制，对高性能聚合物给体材料的进一步发展具有重要的指导意义。
论文链接https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d1ee01336j，比较正规买球的平台研究生宁海军和蒋秋菊为论文共同第一作者，武庆贺教授为唯一通讯作者，比较正规买球的平台为第一署名通讯单位。该研究工作得到国家自然科学基金、珠江青年学者和比较正规买球的平台启动基金的资助。
图1：聚合物的分子结构、溶解度及光伏器件性能；影响薄膜形貌和相分离的示意图
图2：武庆贺课题组合影和论文第一作者
图文：武庆贺课题组提供
