全聚合物太阳能电池具有优异的光、热、机械稳定性等优势，引起了学术界和工业界的广泛关注。然而，相比于大量的新型聚合物受体，给体聚合物的发展比较滞后。尤其是无卤聚合物，目前以PBDB-T，JD40以及部分三元聚合物为代表的的全聚合物太阳电池最高效率仍然不超过17%。因此开发新型的无卤聚合物是促进全聚合物太阳能电池发展的关键。

图1. 基于无卤聚合物的全聚合物太阳能电池的效率散点图。

近日，我校史永强课题组利用二噻吩并喹喔啉酰亚胺（DTQI）作为吸电子单元，无卤素取代的BDT作为D单元研发了一种D-π-A型无卤聚合物给体材料（QQ1），应用于全聚合物太阳能电池，并选用经典无卤聚合物给体PBDB-T作为参照，来验证无卤聚合物构效关系的内在规律。系统的研究表明QQ1具有类卤化聚合物的深HOMO能级，宽的吸收范围，高的发光量子产率和更紧密π-π堆积。相较于PBDB-T, QQ1:PY-IT拥有更低的能量损失，有序紧密的分子堆积和理想相分离的微观形貌。

最终，基于QQ1：PT-IY的二元全聚合物太阳能电池实现了18.81%的能量转换效率，当引入经典高电压非富勒烯受体材料F-BTA3作为第三组份时，器件实现了19.20%的能量转换效率。这些结果为合理设计用于全聚合物太阳能电池的新型非卤聚合物给体提供了新的思路。

图2. (a) PBDB-T，QQ1和PY-IT的化学结构；(b) PBDB-T和QQ1的表面静电势；(c) PBDB-T，QQ1，和PY-IT的吸收图谱；(d) 材料的能级图。

太阳能电池器件测试和表征工作得到了国家纳米科学中心周二军研究员的大力支持，该工作得到国家自然科学基金和安徽省高峰学科项目的支持，相关成果以“Dithienoquinoxalineimide-based Polymer Donor Enables All-Polymer Solar Cells Over 19% Efficiency”为题发表在化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed. （https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319755）。