傳統(tǒng)的太陽能電池的光電活性材料是無機半導體，而全高分子太陽能電池采用p型高分子半導體和n型高分子半導體的共混物作為活性層，使光能轉化為電能。全高分子太陽能電池具有柔性、成本低、重量輕的突出優(yōu)點，適合未來在便攜式能源上應用，已成為太陽能電池研究的重要方向之一。絕大部分高分子半導體都是p型的(傳輸正電荷，給體)，而n型高分子半導體(傳輸負電荷，受體)的種類和數(shù)量都非常少，因此，發(fā)展全高分子太陽能電池的核心是開發(fā)n型高分子半導體材料。
有別于采用酰亞胺結構設計n型高分子半導體的傳統(tǒng)思路，中國科學院長春應用化學研究所劉俊課題組，從硼氮配位鍵降低共軛高分子LUMO/HOMO能級的基本原理出發(fā)，2015年提出了采用硼氮配位鍵設計n型高分子半導體的策略。在此基礎上進行分子設計，發(fā)展出兩類含硼氮配位鍵的n型高分子半導體受體材料，并將全高分子太陽能電池的光電轉換效率從0.1%提升到6.3%。該工作為發(fā)展n型高分子半導體提供了新材料體系，系列成果已發(fā)表論文15篇。
劉俊課題組在《高分子學報》2017年第12期發(fā)表的專論中系統(tǒng)評述在含硼氮配位鍵的高分子受體材料方向的研究進展。首先闡明了硼氮配位鍵降低LUMO/HOMO能級的原理，然后揭示了硼氮配位鍵在重復單元和高分子中的3個作用，介紹了硼氮配位鍵高分子受體材料的2種分子設計方法，闡明了硼氮配位鍵高分子受體材料在電子結構方面的特征，介紹了硼氮配位鍵高分子受體材料的吸收光譜調(diào)控、能級結構調(diào)控和電子遷移率調(diào)控。最后，展望了硼氮配位鍵高分子受體材料在高性能全高分子太陽能電池方面的前景和重點發(fā)展方向.
- 南方科技大學郭旭崗教授課題組《Adv. Mater.》：窄帶隙n型高分子半導體及其高性能全聚合物太陽能電池 2020-09-24
- 南方科技大學郭旭崗教授課題組《Adv. Mater.》：超窄帶隙的n型高分子半導體構筑高效全聚合物太陽能電池 2020-06-17
- 中科院長春應化所韓艷春研究員系統(tǒng)評述：全高分子太陽能電池活性層相分離結構調(diào)控 2018-03-13
- 中科院長春應化所在全高分子太陽能電池領域取得系列進展 2016-11-28
