Selenium Substitution in Bithiophene Imide Polymer Semiconductors Enables High‐Performance n‐Type Organic Thermoelectric

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作者
Jianfeng Li,Min Liu,Kun Yang,Yimei Wang,Junwei Wang,Zhicai Chen,Kui Feng,Dong Wang,Jianqi Zhang,Yongchun Li,Han Guo,Zhixiang Wei,Xugang Guo
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (23) 被引量:21
标识
DOI:10.1002/adfm.202213911
摘要

Abstract Designing n ‐type polymers with high electrical conductivity remains a major challenge for organic thermoelectrics (OTEs). Herein, by devising a novel selenophene‐based electron‐deficient building block, the pronounced advantages of selenium substitution in simultaneously enabling advanced n ‐type polymers is demonstrated with high mobility (≈2 orders of magnitude higher versus their sulfur‐based analogues due to both intensified intra‐ and inter‐chain interactions) and much improved n ‐doping efficiency (enabled by the largely lowered LUMO level with a ≈0.2 eV margin) of the resulting polymers. Via side chain optimization and donor engineering, the selenium‐substituted polymer, f‐BSeI2TEG‐FT, achieves a highest conductivity of 103.5 S cm −1 and power factor of 70.1 µW m −1 K −2 , which are among the highest values reported in literature for n ‐type polymers, and f‐BSeI2TEG‐FT greatly outperformed the sulfur‐based analogue polymer by 40% conductivity increase. These results demonstrate that selenium substitution is a very effective strategy for improving n ‐type performance and provide important structure‐property correlations for developing high‐performing n ‐type OTE materials.
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