Angew：通过后期官能化实现噻吩苯并二噻唑基π共轭聚合物的高效衍生，从而开发出高效有机光伏电池

衍生化对于优化有机材料性能至关重要。然而，由于官能团往往是在合成的早期阶段引入的，因此必须反复合成类似的中间体以生产衍生物，这是一项艰巨而耗时的任务。利用噻吩苯并二噻唑（TBTz）作为有机光伏（OPV）供体聚合物的构建单元，我们展示了通过后期官能化对基于TBTz的π共轭聚合物进行高效衍生的方法。在所开发的合成路线中，官能团是在单体合成的最后一步引入的，这使我们能够轻松地从一个共同的中间体合成多种衍生物。在聚合物中引入酯基和酰基而不是烷基，可产生较深的HOMO能级，从而使OPV电池具有较高的开路电压，即使在没有通常引入供体聚合物的卤素取代基的情况下也是如此。值得注意的是，酯官能化TBTz基聚合物的非辐射电压损耗（ΔVnr ）较小，仅为0.19 V，在具有类似ΔVnr 的无卤素供体聚合物中，它是电荷产生效率最高的聚合物之一，从而改善了电压损耗和电荷产生之间的重要权衡关系。我们的研究结果为高效开发OPV用高性能聚合物提供了重要指导。

图文简介

(a) 含烷基（PTBTz2）、酯基（PTBTzE）和酰基（PTBTzA）的噻吩并[2′,3′:5,6]苯并[1,2-d:4,3-d′]双噻唑（TBTz）基聚合物的化学结构。(b) TBTz 单体的合成策略。

( a ) L8-BO的化学结构。( b )聚合物和L8-BO的能量图。括号中的数字代表EHPYS。( c )聚合物在薄膜中的紫外-可见吸收光谱。( d-f )氯苯溶液中( d ) PTBTz2、( e ) PTBTzE和( f ) PTBTzA的变温吸收光谱。( g ) PTBTz2，( h ) PTBTzE，( i ) PTBTzA纯膜的( g-i ) 2D GIXD图。

( a )聚合物/L8-BO电池的J-V曲线和( b ) EQE光谱。( c )EQEEL与聚合物/L8-BO电池电流的函数关系图。( d )目前聚合物/L8-BO电池的电荷产生效率( JSC/JSC , SQ)与ΔVnr，以及已报道的使用无卤素供体聚合物(黑圈)的OPV电池。

( a-c )共混膜的二维GIXD图像：( a ) PTBTz2/L8-BO，( b ) PTBTzE/L8-BO，( c ) PTBTzA/L8-BO。( d-f )共混膜的TEM图像：( d ) PTBTz2/L8-BO，( e ) PTBTzE/L8-BO，( f ) PTBTzA/L8-BO。

论文信息

通讯作者：Itaru Osaka