高性能内在可拉伸的聚合物太阳能电池,其效率和可拉伸性由胺功能化聚合物实现
Qingpei Wan1, Soodeok Seo2, Sun-Woo Lee3
1Department of Chemistry and Loker Hydrocarbon Research Institute, University of Southern California, Los Angeles, California 90089-1661, United States.
Journal of the American Chemical Society
|May 23, 2023
概括
研究人员开发了可伸缩太阳能电池的新型聚合物半导体. 这些材料通过使用新结合设计, 实现了可穿戴电子设备的高效率和耐用性.
科学领域:
- 材料科学
- 有机电子
- 聚合物化学
背景情况:
- 开发具有高功率转换效率 (PCE) 和耐久性的内在可拉伸聚合物太阳能电池 (IS-PSC) 对可穿戴电子产品至关重要.
- 目前的高性能PSC通常使用完全合的聚合物供体 (PD) 和小分子受体 (SMA),但在不损害合的情况下实现PD的高性能和机械耐用性仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 设计和合成新型聚合物供体 (PD) 用于高性能和机械耐用的IS-PSC.
- 为了研究一个新的胺侧链终结的6,7-二-素 (Q-Thy) 单体对聚合物组装,设备效率和机械性能的影响.
主要方法:
- 一种新的Q-Thy单体和一系列完全结合的PDs (PM7-Thy5,PM7-Thy10,PM7-Thy20) 的合成.
- 使用这些PD与小分子受体 (SMA) 混合的聚合物太阳能电池的制造和表征.
- 对装置功率转换效率 (PCE),伸展性和应力下的机械耐用性进行评估.
主要成果:
- 通过结合,Q-Thy单元实现了强大的分子间PD组合,从而产生了高效且机械强大的PSC.
- 一种PM7-Thy10:SMA混合物在刚性设备中获得了超过17%的PCE,并且具有很好的伸展性 (裂纹开始值>13.5%).
- 基于PM7-Thy10的IS-PSC显示PCE为13. 7%,具有显著的机械耐用性,在43%的压力后保留80%的初始PCE.
结论:
- 设计的Q-Thy单体和由此产生的PD为制造高性能,机械耐久的IS-PSC提供了一个有希望的分子策略.
- 这些材料在要求高的可穿戴电子应用中具有很大的商业化潜力.
- 这项研究强调了分子设计的重要性,特别是结,以实现多功能聚合物半导体.
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