为高效的有机光伏电池提供具有大介电常数和高静电潜在值的宽带间隔接收器
Jingwen Wang1,2, Yong Cui1, Zhihao Chen1
1State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|June 13, 2023
概括
研究人员开发了用于有机光伏 (OPV) 的新型宽带间隙非富勒烯受体 (WBG-NFAs). 新的TIDC-Cl材料在单联和双联电池中实现了高功率转换效率,促进了OPV技术的发展.
科学领域:
- 材料科学
- 有机光伏产品
- 半导体物理
背景情况:
- 低带隙材料具有先进的有机光伏 (OPV) 功率转换效率 (PCE).
- 对于室内应用和合细胞的宽带非烯受体 (WBG-NFAs) 的开发已经落后于OPV的进展.
- 有效的WBG-NFA对于扩大OPV应用至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成新的WBG-NFAs以提高OPV的性能.
- 研究新的NFA,特别是TIDC-Cl的特性,以提高充电生成和设备效率.
- 探索TIDC-Cl在单连接和并联OPV装置中的潜力.
主要方法:
- 通过ITCC的优化,对两种新的非富勒烯受体ITCC-Cl和TIDC-Cl进行化学合成.
- 合成的NFA的电子和光学特性.
- 使用与捐赠材料 (PB2) 混合的合成NFA制造和测试有机光伏设备.
- 在标准 (AM 1.5G) 和室内 (500 lux, 2700 K LED) 照明条件下进行性能评估.
- 在理论模拟的支持下,制造和测试结合TIDC-Cl的双重OPV电池.
主要成果:
- 与ITCC和ITCC-Cl相比,TIDC-Cl显示了更大的带隙和更高的静电潜力.
- 与PB2混合的TIDC-Cl在薄膜中获得了最高的介电常数,从而促进了高效的电荷产生.
- 一个单结PB2:TIDC-Cl细胞在AM 1.5G下达到高PCE13.8%的优异填充系数78.2%.
- 在室内照明条件下,PB2:TIDC-Cl系统达到27.1%的显著PCE (500卢克斯,2700K LED).
- 一个使用TIDC-Cl的双重OPV细胞显示出20.0%的优异PCE.
结论:
- 设计的TIDC-Cl是高性能OPV的有希望的WBG-NFA.
- 在标准和室内OPV应用中,TIDC-Cl可实现高效的充电和高PCE.
- 通过成功制造20.0%的PCE并联电池,突显了TIDC-Cl在先进的OPV架构中的潜力.
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