新的宽带间隙捐赠器用于高效的无烯全小分子有机太阳能电池
Liyan Yang1,2, Shaoqing Zhang1,3, Chang He1,2
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 14, 2017
概括
一种新的有机小分子,DRTB-T,在非富伦小分子有机太阳能电池中实现了创纪录的9.08%的功率转换效率. 这一突破突显了高性能有机太阳能电池的定制分子设计和形态控制的潜力.
科学领域:
- 材料科学
- 有机电子
- 太阳能发电
背景情况:
- 有机太阳能电池 (OSC) 是传统光伏的有希望的替代品,因为它们的灵活性和低制造成本.
- 非富勒烯小分子有机太阳能电池 (NFSM-OSC) 已成为一个关键的研究领域,旨在克服基于富勒烯的接受器的局限性.
研究的目的:
- 设计和合成一种新的有机小分子,DRTB-T,用于NFSM-OSC的捐赠材料.
- 研究包含DRTB-T和非富勒烯受体 (IC-C6IDT-IC) 的NFSM-OSC的性能.
- 通过溶剂蒸汽回火 (SVA) 探索形态控制对设备性能的影响.
主要方法:
- 有机小分子DRTB-T的合成,其中含有试基乙烯替代的zodithiophene核心.
- 使用DRTB-T作为捐赠者和IC-C6IDT-IC作为接受者制造NFSM-OSC.
- 使用溶剂蒸汽回火 (SVA) 优化活性层形态.
主要成果:
- DRTB-T具有2.0 eV的宽带间隙 (Egopt) 和5.51 eV的低最高占用分子轨道 (HOMO) 水平.
- 使用DRTB-T制造的NFSM-OSC实现了9.08%的创纪录功率转换效率.
- 这些设备显示高开通电路电压 (Voc) 为0.98V,归因于匹配的供体-接受体对和优化的形态.
结论:
- 像DRTB-T这样的宽带间隙 (WBG) 供体的分子设计对于创建高效的低带间隙 (LBG) 非烯受体供体-受体对至关重要.
- 通过SVA等技术进行微妙的形态控制可以显著提高NFSM-OSC的性能.
- 取得的PCE记录强调了NFSM-OSC对未来高性能能源应用的巨大潜力.
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