聚合物-富勒烯可混合性:一种用于选新材料的指标,用于高性能有机太阳能电池

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:

• 聚合物批量异质连接 (BHJ) 太阳能电池依赖于电子捐赠的聚合物和电子接受的富勒伦.
• 提高功率转换效率 (PCE) 通常涉及合成聚合物设计.
• 另一种策略是修改烯结构以调整混合性.

研究的目的:

• 调查烯结构对与聚3-基二烯 (P3HS) 混合性的影响.
• 为了将聚合物 - 富勒烯的可混合性和微观结构与太阳能电池性能相关联.
• 建立BHJ太阳能电池中富勒伦的合理设计方法.

主要方法:

• 用P3HS和各种1,4-富勒烯添加物制造模型双层结构.
• 使用动态二次离子质谱法 (DSIMS) 测量聚合物 - 富勒烯的混合性.
• 使用高角度环状暗场扫描传输电子显微镜 (HAADF-STEM) 的微结构分析.
• 制造和P3HS的特征:富勒BHJ太阳能电池.

主要成果:

• 聚合物 - 富勒混合性通过不同的富勒结构成功调整.
• 微观结构,包括域大小和相分离,与混合性直接相关.
• 在BHJ太阳能电池中观察到充电采集效率和PCE的提高,并优化了混合性.
• 不同领域的体积分数与整体设备性能相关.

结论:

• 富勒烯结构是控制BHJ太阳能电池中聚合物-富勒烯混合性的关键参数.
• 调整混合性提供了一个可行的途径,以优化活性层形态和增强PCE.
• 这项研究提供了一个合理的设计策略,用于开发新型的富勒伦,用于高效的有机光伏.