チオール・エンクリック反応を介したエラストマーのカルボキシル化による共役ポリマーとの混和性向上と、効率19%を示す機械的に堅牢な有機太陽電池

柔軟な絶縁性ポリマーの導入は、剛直な共役ポリマーの機械的特性を高め、フレキシブル電子デバイスへの応用を可能にするための簡便な戦略である。しかし、絶縁性ポリマーと共役ポリマーの間の混和性が乏しいため、同時に電子的特性を維持することは困難である。本研究では、表面エネルギーの調整および水素結合を介して共役ポリマーとの混和性を高める効果的な戦略として、絶縁性ポリマーのカルボキシル化を導入する。チオール・エンクリック反応を介して合成されたカルボキシル化エラストマーは、共役ポリマーの表面エネルギーと密接に一致する。これにより機械的特性が大幅に改善され、未修飾エラストマー：共役ポリマーブレンドの値（5.93%）を上回る21.48%という高いクラック発生ひずみを達成する。カルボキシル化エラストマーをPM6:L8-BO系有機太陽電池に組み込むことで、19.04%という極めて優れた光電変換効率が達成され、これは絶縁性ポリマー組み込みデバイスの中で最高性能を示し、未修飾エラストマーを含むデバイスやニートのPM6:L8-BOデバイスを上回る。この優れた効率は、効率的かつバランスの取れた電荷輸送のための最適化された微細構造と向上した結晶性、および電荷再結合の抑制に起因する。さらに、5%のカルボキシル化エラストマーを含むフレキシブルデバイスは優れた機械的安定性を示し、曲率半径1 mmでの40 000回の屈曲サイクル後も初期効率の≈88.9%を維持し、5%の未修飾エラストマーを含むデバイスの≈83.5%を上回る。