フラーレンのないタンデム有機太陽電池で13%以上の効率を達成するための精密調整された光活性および相互接続層
Yong Cui1,2, Huifeng Yao1,2, Bowei Gao1,2
1State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|May 13, 2017
まとめ
研究者らは新しいフラーレンのないタンデム有機太陽電池 (OSC) を開発し,13%以上の電力変換効率を達成しました. この技術により 光の吸収が強化され 太陽光発電の効率が向上します
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
背景:
- タンデム有機太陽電池 (OSC) は,シングルジャンクションデバイスと比較して,光の吸収を向上させます.
- 現在の高効率のタンデムOSCは,電子受容体としてフルレンの派生物を主に使用しています.
- フルレンの受容体は,スペクトルカバーと長期的な安定性において制限があります.
研究 の 目的:
- 効率的なフラーレンのないタンデムOSCを設計し製造する.
- 単一結合の有機光伏材料のスペクトルの限界を克服する.
- 新しい非フルレン受容体を開発し,活性層の形状を最適化する.
主な方法:
- 前部サブセルに1.68 eVの光学バンドギャップ (Egopt) を備えた非フルレンの受容器を設計した.
- フラーレンのない活性層 (Egopt = 1.36 eV) の相分離形態を後部サブセルに最適化した.
- ZnOとPCP-Naを用いた新しい相互接続層 (ICL) を開発した.
主要な成果:
- 2つのサブセル間の補完的な光応答スペクトルを低エネルギー損失で達成した.
- 両方のサブセルで 高い外部量子効率を証明した
- 溶液処理で製造された,フラーレンのないタンデムOSCは,平均電力変換効率 (PCE) が13%を超えています.
結論:
- フラーレンのないタンデムOSCは,フラーレンをベースとする装置の有効な代替品です.
- 発達した非フルレン受容体と最適化された形態は,高いPCEに寄与する.
- 新しいICLは,光学損失を最小限に抑えることで,デバイスの全体的なパフォーマンスを向上させます.
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