星形非富勒烯接受器,具有用于有机太阳能电池的aza-triangulene核心
Yann Kervella1, José Maria Andrés Castán1, Yatzil Alejandra Avalos-Quiroz2
1IRIG-SyMMES, Université Grenoble Alpes/CEA/CNRS Grenoble 38000 France cyril.aumaitre@cea.fr.
我们为有机太阳能电池开发了一种新的恒星形非富勒林受体 (NFA),证明了更好的光吸收和稳定性. 这种新型材料在没有热化的情况下实现了6.3%的功率转换效率,突出了其高效太阳能转换潜力.
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:
- 非富勒受体 (NFAs) 对于提高有机太阳能电池 (OSC) 性能至关重要.
- 开发具有定制光电子特性和增强稳定性的新型NFAs是一个活跃的研究领域.
- 星形NFAs为分子包装和电荷运输提供了独特的结构优势.
研究的目的:
- 合成和表征一种具有aza-triangulene核心的新型恒星形非富勒林受体 (NFA).
- 研究新NFA与捐赠材料 (PTB7-Th) 混合时的光电子和光伏性能.
- 评估采用本NFA的有机太阳能电池的性能,充电传输和稳定性.
主要方法:
- 合成一颗星形的NFA,其D(A) 3结构以aza-triangulene核心为中心.
- 使用UV-Vis吸收和薄膜分析对光电子特性进行表征.
- 用NFA与PTB7-Th混合的反转有机太阳能电池的制造和测试.
- 使用场效应晶体管 (OFET) 和空间电荷有限电流 (SCLC) 测量,研究电荷传输.
- 通过在各种条件下进行光解试验来评估稳定性.
主要成果:
- 基于aza-triangulene的NFA表现出强大的可见光吸收,在固体状态下延伸到>850nm.
- 测量了高达2.70 × 10^-4 cm^2 V^-1 s^-1 的电子流动性,并且在回火后被发现是稳定的.
- 有机太阳能电池使用非化溶剂而没有热回火,实现了6.3%的功率转换效率.
- 阻抗光谱表明,电荷收集受运输特性限制,而不是再组合.
- 与基准ITIC相比,星形的NFA表现出优越的光解阻力.
结论:
- 基于aza-triangulene核心的新型星形NFA是高性能有机太阳能电池的一个有希望的材料.
- 它的强吸收,高效的电荷传输和增强的稳定性有助于提高设备性能.
- 该材料从非溶剂的可加工性和不需要热回火简化了设备的制造.
- 进一步优化可能会导致有机光伏的更高的效率和长期运行稳定性.
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