基于此，华南师范大学刘生建等人通过分别调节苯并双噁唑(BBO)的共轭路径(4,8-和2,6-连接方式)，设计了两种高效的聚合物给体P[4,8]BBO和P[2,6]BBO。与P[2,6]BBO相比，共轭路径的异构化已被证明使P[4,8]BBO具有更浅的最高占据分子轨道(HOMO)能级(-5.20 eV)，显著增强的发光效率以及降低的聚集倾向。这些改进使得器件效率从P[2,6]BBO:eC9-2Cl的2.6%显著提升至P[4,8]BBO:eC9-2Cl的19.0%。综合表征表明，在基于P[4,8]BBO:eC9-2Cl的OSC中可以实现更优的综合电荷管理，与基于P[2,6]BBO:eC9-2Cl的器件相比，其短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)参数显著更高。此外，P[4,8]BBO表现出良好的适用性，在全聚合物太阳能电池中实现了19.4%的令人印象深刻的效率，并获得了第三方认证的19.1%的效率。这项工作突出了共轭路径异构化在调节聚合物性能以及推动高性能多功能光伏材料发展中的关键作用。该论文近期以“Conjugation Pathway of Benzobisoxazoles in Polymer Donors Mediates the Charge Management and Enables Organic Solar Cells with Record Certified Efficiency”为题发表在顶级期刊Advanced Materials上。

图1. 苯并双噁唑(BBO)的两种共轭路径以及eC9-2Cl和聚合物异构体P[2,6]BBO与P[4,8]BBO的化学结构。

图2. a) 最优几何构象及预测的偶极矩(μ)，b) 扭转二面角