بوليمر مانح قائم على Dithienoquinoxalineimide يمكّن خلايا شمسية بوليمرية بالكامل بكفاءة تزيد عن 19%

تم اعتبار خلايا الطاقة الشمسية البوليمرية بالكامل (all-PSCs) واحدة من أكثر المرشحين الواعدين للتطبيقات التجارية بفضل مزاياها البارزة مثل المرونة الميكانيكية، والوزن الخفيف، واستقرار شكل الفيلم. ومع ذلك، بالمقارنة مع العدد الكبير من مستقبلات البوليمر الجديدة المتميزة، يتخلف تطوير مانحات البوليمر عالية الأداء. هنا، تم تطوير مانح بوليمر جديد من نوع D-π-A، يُدعى QQ1، استنادًا إلى Dithienoquinoxalineimide (DTQI) كوحدة A، وبنزوذيثيوفين مع سلاسل جانبية مرتبطة بالثيوفين (BDTT) كوحدة D، وثيوفين الكيل كجسر π، على التوالي. لا يمتلك QQ1 فقط لحظة ثنائية القطب قوية، بل يُظهر أيضًا فجوة نطاق واسعة تبلغ 1.80 eV ومستوى طاقة HOMO عميق يبلغ -5.47 eV، حتى دون وجود بدائل للهالوجين التي تُعتبر عمومًا ضرورية لمانحات البوليمر عالية الأداء. عند مزجه مع مستقبل بوليمر كلاسيكي PY-IT، حقق خلايا الطاقة الشمسية البوليمرية بالكامل المعتمدة على QQ1 كفاءة تحويل ضوئي متميزة تبلغ 18.81%. بعد إضافة F-BTA3 كمكون ثالث، تم الحصول على كفاءة تحويل ضوئي قياسية تبلغ 19.20%، وهي أعلى قيمة تم الإبلاغ عنها حتى الآن لخلايا الطاقة الشمسية البوليمرية بالكامل. يرجع الأداء الفوتوفولتي المثير للإعجاب إلى نطاق الامتصاص الواسع، وتقليل فقد الطاقة، وتكديس π-π المضغوط. توفر هذه النتائج رؤى جديدة في التصميم العقلاني لمانحات بوليمر جديدة غير هالوجينية لمزيد من تطوير خلايا الطاقة الشمسية البوليمرية بالكامل.