控制的合骨干扭曲,以增加开通电路电压,同时在聚乙烯衍生物中具有高短路电流
Sangwon Ko1, Eric T Hoke, Laxman Pandey
1Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305, United States.
在有机太阳能电池中扭曲合聚合物骨干通过增加聚合物电离潜力来增强开放电路电压. 这种分子设计在保持性能的同时增加电压,为高效的有机电子提供了一个新的途径.
科学领域:
- 有机电子学有机电子学
- 材料科学是一种材料科学.
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 有平面骨干的合聚合物在有机电子产品中很常见.
- 扭曲的聚合物骨干可以增加太阳能电池的开放电路电压,但可能会降低电流.
- 控制骨干扭曲是优化有机太阳能电池性能的关键.
研究的目的:
- 系统地研究脊柱扭曲对聚合物的影响:富勒烯批量异质连接 (BHJ) 太阳能电池性能.
- 了解影响侧链的化学修改如何影响聚合物骨干扭曲和设备特征.
- 探索一个分子设计策略,以提高有机太阳能电池的开放电路电压.
主要方法:
- 化学修饰聚甲基以通过侧链放置来控制骨干扭曲.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于分析扭曲的寡二烯的几何,电子和光学特性.
- 放牧发生率X射线散射 (GIXS) 来研究薄膜包装结构.
- 聚合物的制造和特征:富勒BHJ太阳能电池.
主要成果:
- 增加的骨干扭曲导致更高的开放电路电压 (Voc) 和电荷转移状态能量,这是由于聚合物电离潜力增加.
- 短路电流 (Jsc) 随着扭曲的增加而减少,这是由于更大的光学间隙和减少孔的移动性.
- 在聚3,4-二基-2,2':5',2''-三烯 (PDHTT) 中进行中度扭转,与聚3-二基-2,2':5',2''-三烯 (P3HT) 相比,产生了19%的Voc增强 (0.735V).
- 基于PDHTT的太阳能电池保持了相似的Jsc,填充因子和孔移动性,在没有回火的情况下达到4.2%的功率转换效率.
结论:
- 控制的骨干扭曲是一种有效的分子设计策略,用于增强有机太阳能电池的开放电路电压.
- 这种方法可以增加Voc,同时保持关键的性能指标,如短路电流.
- 这些发现提供了一种可行的方法,通过有针对性的聚合物骨干修改来开发更高效的有机光伏设备.
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