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Fine-Tuning LUMO Energy Levels of Conjugated Polymers Containing a B←N Unit
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2017-10-26 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.macromol.7b01986 Xiaojing Long 1, 2 , Chuandong Dou 1 , Jun Liu 1 , Lixiang Wang 1
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2017-10-26 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.macromol.7b01986 Xiaojing Long 1, 2 , Chuandong Dou 1 , Jun Liu 1 , Lixiang Wang 1
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The LUMO and HOMO energy levels (ELUMO/EHOMO) are key parameters for conjugated polymers, which can greatly affect their applications in organic opto-electronic devices. In this manuscript, with donor–acceptor (D–A) type conjugated polymers based on double B←N bridged bipyridine (BNBP) unit, we report fine-tuning of ELUMO of conjugated polymers in a wide range via substitutions on both D unit and A unit. We synthesize eight D–A type conjugated polymers with alternating electron-deficient BNBP unit and electron-rich bithiophene (BT) unit in the main chain. By changing the substitutes on BNBP or BT, the ELUMO of these polymers can be finely tuned in a wide range from −3.3 eV to −3.7 eV. We comprehensively investigate the electronic structures, photophysical properties, charge-transporting properties and polymer solar cell (PSC) device applications of these polymers. In PSC devices, these BNBP-based polymers can be used either as electron donors (with high-lying ELUMO/EHOMO) or as electron acceptors (with low-lying ELUMO/EHOMO). The PSC device with the BNBP-based polymer donor exhibits a PCE of 2.92% and the PSC device with the BNBP-based polymer acceptor exhibits a PCE of 5.16%. These results indicate a new approach to modulate the LUMO energy levels of D–A type conjugated polymers by modifications on both D unit and A unit.
中文翻译：
含B←N单元的共轭聚合物的微调LUMO能级
LUMO和HOMO能级（E LUMO / E HOMO）是共轭聚合物的关键参数，会极大地影响其在有机光电器件中的应用。在此手稿中，基于双B←N桥联吡啶（BNBP）单元的供体-受体（D–A）型共轭聚合物，我们报道了通过两个D单元上的取代，对共轭聚合物的E LUMO进行了微调。和一个单位。我们合成了八种D–A型共轭聚合物，在主链上具有交替的缺电子的BNBP单元和富电子的联噻吩（BT）单元。通过更改BNBP或BT上的替代品，E LUMO这些聚合物中的一部分可以在-3.3 eV至-3.7 eV的宽范围内进行微调。我们全面研究了这些聚合物的电子结构，光物理性质，电荷传输性质和聚合物太阳能电池（PSC）器件的应用。在PSC器件中，这些基于BNBP的聚合物既可以用作电子给体（具有较高的E LUMO / E HOMO），也可以用作电子受体（具有较低的E LUMO / E HOMO））。具有基于BNBP的聚合物供体的PSC器件的PCE为2.92％，具有基于BNBP的聚合物受体的PSC器件的PCE为5.16％。这些结果表明，通过同时修饰D单元和A单元来调节D–A型共轭聚合物的LUMO能级的新方法。
更新日期：2017-10-26
中文翻译：
含B←N单元的共轭聚合物的微调LUMO能级
LUMO和HOMO能级（E LUMO / E HOMO）是共轭聚合物的关键参数，会极大地影响其在有机光电器件中的应用。在此手稿中，基于双B←N桥联吡啶（BNBP）单元的供体-受体（D–A）型共轭聚合物，我们报道了通过两个D单元上的取代，对共轭聚合物的E LUMO进行了微调。和一个单位。我们合成了八种D–A型共轭聚合物，在主链上具有交替的缺电子的BNBP单元和富电子的联噻吩（BT）单元。通过更改BNBP或BT上的替代品，E LUMO这些聚合物中的一部分可以在-3.3 eV至-3.7 eV的宽范围内进行微调。我们全面研究了这些聚合物的电子结构，光物理性质，电荷传输性质和聚合物太阳能电池（PSC）器件的应用。在PSC器件中，这些基于BNBP的聚合物既可以用作电子给体（具有较高的E LUMO / E HOMO），也可以用作电子受体（具有较低的E LUMO / E HOMO））。具有基于BNBP的聚合物供体的PSC器件的PCE为2.92％，具有基于BNBP的聚合物受体的PSC器件的PCE为5.16％。这些结果表明，通过同时修饰D单元和A单元来调节D–A型共轭聚合物的LUMO能级的新方法。
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