有机太阳能电池效率超过19%,由具有有利的电子和聚合结构的2D结合非富勒烯受体实现
Kerui Liu1,2, Yuanyuan Jiang1,2, Feng Liu1
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Organic Solids and State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|May 27, 2023
概括
一个新的2D π扩张策略通过优化非富勒烯受体来提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. 这种方法提高了分子包装和效率,在三元器件中实现了创纪录的19.1%功率转换效率 (PCE).
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) 需要高效的非富勒林受体 (NFAs) 才能实现高性能.
- 分子设计和包装显著影响NFA的电子特性和设备效率.
研究的目的:
- 调查2D π扩展策略对有机光伏NFA设计的影响.
- 根据这一战略,使用新型的NFA制造和描述高效的OSC.
主要方法:
- 使用2D π扩展策略设计和合成新的NFA (AQx-18).
- 使用开发的NFA制造二进制和三进制OSC.
- 设备性能的表征,包括功率转换效率 (PCE),开路电压 (Voc),短路电流 (Jsc) 和填充因子.
主要成果:
- 与诺素融合核 (AQx-16) 相比,π扩展的纳融合核 (AQx-18) 诱导了更有序的分子包装.
- 基于AQx-18的二进制OSC实现了18.2%的PCE,增强了Voc,Jsc和填充因子.
- 使用AQx-18的三元器件实现了19.1%的优异PCE,高Voc为0.928V,证明了合金接受器策略的有效性.
结论:
- 2D π 扩张策略对于微调 NFA 的电子结构和晶体行为至关重要.
- 混合膜中的优化分子包装和形态学促进了高效的激子解离和减少电荷重组.
- 这种方法显著推进了高性能有机太阳能电池的开发.
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