通过审慎的分子设计和设备优化,真空沉积的小分子有机太阳能电池具有高功率转换效率
Yi-Hong Chen1, Li-Yen Lin, Chih-Wei Lu
1Department of Materials Science and Engineering, National Tsing Hua University, Hsin Chu 30013, Taiwan.
Journal of the American Chemical Society
|July 27, 2012
概括
为有机太阳能电池合成了三种新的捐赠分子,实现了6.6%的功率转换效率. 分子设计和设备优化导致了小分子有机太阳能电池的性能提高.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 小分子有机太阳能电池 (SMOSCs) 是可再生能源的前景.
- 开发高效的捐赠材料对于SMOSC的表现至关重要.
- 量身定制的分子为优化电子特性提供了机会.
研究的目的:
- 为SMOSCs设计和合成新的供体材料.
- 为了研究这些新分子的结构-性质关系.
- 通过分子工程和制造调整来优化设备性能.
主要方法:
- 三种捐助者-受体-受体分子 (DPDCTB,DPDCPB,DTDCPB) 的融合合成.
- 单晶X射线晶体学用于结构分析.
- 光物理,电化学和能量水平的研究.
- 在真空中沉积的混合平面混合异质连接装置的制造和表征.
主要成果:
- 成功合成和表征了三个新的捐赠分子.
- 建立了明确的结构-属性关系,影响光物理和电化学行为.
- 使用DTDCPB作为捐赠器和C(70) 作为接受器的优化设备实现了6.6 ± 0.2% (最高6.8%) 的功率转换效率 (PCE).
- 实现了0.93±0.02V的开通电压 (Voc),13.48±0.27mA/cm的短路电流密度 (Jsc) 和0.53±0.02的填充系数 (FF).
结论:
- 设计的供体-受体-受体分子显示出高性能SMOSC的潜力.
- 分子结构工程在平衡光伏和光电流方面是有效的.
- 优化设备制造对于实现新型捐赠材料的全部潜力至关重要.
