深度吸收氨酸小分子,用于高性能有机太阳能电池,能量损耗非常低
Ke Gao1, Lisheng Li1, Tianqi Lai1
1†State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, 381 Wushan Road, Guangzhou, 510640, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|June 3, 2015
概括
研究人员开发了一种新型分子,DPPEZnP-TEH,用于有机太阳能电池. 这种材料在小分子太阳能电池中实现了前所未有的低能耗 (<0.6 eV),提高了效率.
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:
- 有机太阳能电池 (OSC) 提供了低成本,灵活的能源发电的潜力.
- 实现高功率转换效率 (PCE) 和低能耗对于OSC商业化至关重要.
- 小分子有机太阳能电池 (SMOSC) 由于其定义的结构和可调节的特性而具有吸引力.
研究的目的:
- 设计和合成一种新的小分子,DPEZnP-TEH,用于高性能批量异质连接 (BHJ) 有机太阳能电池.
- 研究新材料的光电子特性和能量损失机制.
- 为了优化 BHJ 太阳能电池的性能,并了解薄膜形态.
主要方法:
- 合成DPPEZnP-TEH分子,其中包括一个氨酸核和二甲基 Pyrrol-Pyrrole 单元.
- 使用DPPEZnP-TEH作为捐赠材料制造和表征BHJ有机太阳能电池.
- 详细的形态研究使用牧场发射率X射线衍射 (GIXRD),共振软X射线散射 (RSoXS) 和传输电子显微镜 (TEM).
主要成果:
- DPPEZnP-TEH具有低能频段间隙 (1.37 eV) 和高达907nm的广泛光吸收.
- 在SMOSC中实现了0.78V的开放电路电压,记录了0.59 eV的低能耗损失.
- 优化BHJ太阳能电池的最大功率转换效率 (PCE) 为8.08%,外部量子效率 (EQE) 为65%,短路电流 (Jsc) 为16.76mA/cm.
结论:
- DPPEZnP-TEH是高效率BHJ有机太阳能电池的有望材料,能耗最小化.
- 实现的低能耗 (<0.6 eV) 是SMOSC的重大进步.
- 形态学调查提供了关于优化膜结构以提高设备性能的见解.
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