噻吩并[3,4-b]噻吩（TT）單元因其具有醌氏共振結構，使分子具有較好的平面，從而增強分子間的相互作用。同時基于TT單元的聚合物可以拓寬分子的吸收光譜，使吸收光譜向長波長范圍延伸。含有TT單元的代表性的聚合物給體PTB7在富勒烯時代獲得了7.4%的世界紀錄效率。隨后，具有二維側鏈結構的PTB7-Th與ITIC共混，將聚合物太陽能電池的效率提高到6.8%，使非富勒烯聚合物太陽能電池取得了突破性進展。衡量太陽能電池性能的關鍵指標是其能量轉化效率，因此通過設計合成新的聚合物來提高電池的轉化效率成為研究的關鍵。近日，該作者通過Friedel-Crafts酰基化反應，在TT的基礎上嵌入了1,4-環己二酮制備了高缺電稠環中心核TTDO。然后通過Stille偶聯和溴化合成了新的受體單元TO，進一步制備了新的聚合物給體PBTT-F。與TT單元的合成相比，TTDO的合成不僅簡單，而且產率高；此外，TTDO在繼承了TT單元的醌氏共振的基礎上，又進一步提高了吸電子能力，有利于增強D-A型聚合物分子內的電荷轉移。他們通過密度泛函理論（DFT）在B3LYP/6–31G*(d,p)基組水平上對設計合成的TTDO和聚合物PBTT-F進行了分子模擬。計算結果發現，與BDTO相比，TTDO的吸收光譜發生了明顯紅移。實際測得的吸收光譜與理論計算所得的結果類似。從單晶結果發現，在垂直投射的視角下，TTDO可以明顯觀察到部分的重疊，而在BDTO分子上，幾乎沒有任何重疊。從側面觀察，TTDO的偏離角為47°，比BDTO的要大；其次，TTDO分子間的距離比BDTO的小，這些結果表明TTDO分子間的相互作用強于BDTO，很好地解釋了TTDO光譜紅移的原因。

選取與PBTT-F吸收互補能級匹配的受體材料Y6共混制備了單節反向器件，可獲得16.1%的器件效率。值得注意的是PBTT-F:Y6共混膜厚度增加至190 nm時，器件仍能保持高于14%的效率，這對聚合物太陽能電池的大面積制備具有重要意義。其次，器件也呈現出良好的穩定性，在700小時后依然測得14.8%的效率。TEM圖顯示PBTT-F:Y6混合膜具有明顯的相分離區域，每一個區域之間有二維連續的纖維網絡結構相互連接。在每一個區域中又有明顯的相分離和納米纖維結構，這將有助于激子的分離和載流子的傳輸，有利于提高電流密度和填充因子。該研究還針對PBTT-F在不同界面和受體材料的器件性能進行了仔細研究，結果證明PBTT-F對不同的受體材料和界面都具有很好的普適性。

該工作表明苯并[1,2-b:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮類聚合物是一類非常有潛力的聚合物給體材料，為目前眾多的受體材料提供了一種新的給體選擇，同時也為聚合物給體的設計提供了新的思路與借鑒。相關論文以“Benzo[1,2-b:4,5-c']dithiophene-4,8-dione-based Polymer Donor Achieving an Efficiency over 16%”為題在材料領域**期刊Advanced Materials（DOI:10.1002/adma.201907059）上在線發表