化对英达乙受体包装和电子结构,终端组再分配和太阳能电池光伏反应的影响
Thomas J Aldrich, Micaela Matta, Weigang Zhu
1Flexterra Corporation , 8025 Lamon Avenue , Skokie , Illinois 60077 , United States.
像ITIC-nF这样的基于伊达丁烯 (IDTT) 的非烯受体 (NFAs) 显示出提高化效率的太阳能电池效率. 该研究揭示了终端组修改如何影响性能,并确定了影响设备稳定的新型重新分配过程.
科学领域:
- 材料科学
- 有机电子
- 太阳能发电
背景情况:
- 在ITIC的例子中,基于INDACENODITHIOTHIOPHENE (IDTT) 的非富勒伦受体 (NFAs) 对于高效散装异质连接 (BHJ) 聚合物太阳能电池 (PSC) 是至关重要的.
- 了解分子设计的影响,特别是终端组化,是优化NFA性能的关键.
研究的目的:
- 系统地研究ITIC衍生品 (ITIC-nF) 末端化密度和位置的变化如何影响其性能和光伏性能.
- 阐明这些NFA中的分子结构,固态包装,电子特性和电荷传输之间的关系.
- 识别和描述可能影响基于IDTT的NFA稳定性和性能的任何溶液阶段过程.
主要方法:
- 一系列ITIC变体的合成和表征 (ITIC-nF,n=0,2,3,4,6).
- 测量物理化学性质,包括光学带隙和能量水平 (LUMO).
- 单晶X射线衍射以确定分子包装.
- 计算研究 (ZINDO,B3LYP/DZP) 用于计算电子合和重组能量.
- 使用与PBDB-TF混合的ITIC-nF变体制造和测试BHJPSC.
- 使用光谱和分析技术研究溶液阶段终端组的再分配.
主要成果:
- 在ITIC-nF中增加化 (n) 会缩小光带间隙并提高短路电流密度,ITIC-6F实现了接近12%的最高功率转换效率 (PCE).
- 对ITIC-6F的单晶分析显示了密切的π-π堆叠 (3.28 Å),有利的电子合 (57 meV) 和低的重组能量 (147 meV),超过了富勒受体.
- 在化,空间电荷有限的电子移动性和PCE之间观察到正相关性.
- 在基于IDTT的NFAs中,先前未被识别的终端组的溶液阶段重新分配被确定和描述.
结论:
- 最终组化是调整基于IDTT的NFA电子和光学属性的强大策略,导致PSC性能显著提高.
- ITIC-nF衍生物的分子包装和电子特性对化非常敏感,使其能够有效地传输电荷.
- 已确定的终端集团再分配过程对基于ITIC的PSC的处理,稳定性和长期业绩产生了重大影响.
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