华侨大学黄剑华课题组合成了一种含B←N键的非晶聚合物材料，将其用作第三组分制备三元有机光伏器件，可与给体/受体同时拥有非常良好相容性，并改善其结晶性，实现了全聚合物光伏电池器件性能提升。
三元策略，即在原有给体/受体二组分共混物基础上添加第三种材料制备三元器件是实现有机光伏器件西宁提升的重要策略之一。合理地选择第三组分，能轻松实现能级的阶梯排列，提高电荷分离效率，同时拓展活性层的光吸收谱，改善短路电流和填充因子。然而，三元器件活性层的形貌调控一直是该领域的难点。尤其是对于三种活性层组分均为聚合物材料的全聚合物光伏器件来说，活性层形貌控制更加困难。聚合物本身是长链结构，具有很强的自我聚集和缠结能力，在溶液中就会产生预聚集，因此往往与其他组分之间相容性不佳。此外，聚合物长链的共轭结构也易引起主链扭曲，减弱分子在固态的堆积有序性。这一些都会明显影响器件性能。目前全聚合物光伏器件的三元策略大部分都是选择一种与给/受体其中一种组分具有相似结构的聚合物作为第三组分。由于相似相容原理，第三组分与其中一种主体材料有较好的相容性，能改善其中一组分的结晶，提高器件性能。是不是能够通过第三组分结构设计与选择，实现与给/受体均有良好相容性，来提升器件性能？这是目前鲜有报道的策略。
华侨大学材料学院黄剑华课题组长期致力于含B←N键的聚合物光伏材料设计合成。他们前期报道了一系列骨架含B←N键、侧位被苯基取代的新型共轭聚合物，实现了较好的光伏转换效率。这类材料的特点是骨架含有缺电子的硼中心可以明显降低材料能级和拓宽吸收，良好的骨架共轭平面性提供较高的迁移率，侧位被大位阻的苯基取代，减弱聚集能力，为非晶材料。本研究中，他们正是利用了这类B←N聚合物的非晶特性，将一种命名为BN-Cl-2fT的B←N聚合物作为第三组分添加到以PM6和PY-TT（一种基于Y6的聚合物受体）为主体的活性层中。第三组分与给体和受体同时拥有非常良好相容性。同时，可以诱导给体/受体共混物结晶，改善电子/空穴迁移率。此外，BN-Cl-2fT在可见-近红外区良好的吸收特性也可以拓宽原有主体材料的光吸收谱。最终，由于活性层结晶性提高、电荷复合减弱、光吸收能力增强、迁移率提高，因此器件效率从12.23%提高到13.70%。
此项研究为三元策略提供了新思路，即这类不结晶但宽吸收、低能级的B←N聚合物材料作为第三组分，能轻松实现与给体和受体同时拥有非常良好的相容性，改善活性层形貌，提高结晶性，以此来实现器件性能提升。相关论文在线发表在Macromolecular Rapid Communications上。
Wiley旗下Macromolecular Rapid Communications发表高分子学科的原创研究，涉及领域包括高分子化学、高分子物理，以及高分子在材料科学和生命科学中的应用。期刊具有快速发表的特色：平均审稿时间短于25天，投稿至见刊时间约2个月。
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