单向侧链工程构建双不对称接收器为19.23%的效率有机太阳能电池,具有低能耗和高效的电荷转移
Qunping Fan1, Ruijie Ma2, Jie Yang3
1State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710049, China.
具有量身定制的侧链的新Y系列接受器显著提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. PM6:bi-asy-YC12混合物实现了17.16%的功率转换效率 (PCE),而三元混合物达到创纪录的19.23%的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) 面临着由于高能耗 (Eloss) 和低效的电荷转移而实现高功率转换效率 (PCE) 的挑战.
- 优化分子设计对于提高OSC开放电路电压 (Voc) 和短路电流密度 (Jsc) 至关重要.
研究的目的:
- 开发具有不对称结构的新型Y系列非富勒烯受体,以提高OSC性能.
- 研究单向侧链工程对分子性质和设备效率的影响.
- 探索这些新受体在二进制和三进制混合太阳能电池中的潜力.
主要方法:
- 合成了三种新的Y系列受体:单异对称 asy-YC11,双异对称 bi-asy-YC9和 bi-asy-YC12,具有D1AD2的融合核心.
- 使用PM6作为二进制混合物 (PM6:易YC11,PM6:双易YC9,PM6:双易YC12) 中的捐赠物质的OSCs的制造和表征.
- 通过将bi-asy-YC12纳入PM6:L8-BO混合物来构建和测试三元OSC.
主要成果:
- PM6:bi-asy-YC12二进制混合物表现出优越的形态,导致PCE为17.16%,由于减少E损耗和高效的电荷转移,增强了Voc和Jsc.
- 三级OSCs (PM6:L8-BO:bi-asy-YC12) 显示了冠军PCE的19.23%,归因于扩大吸收,优化形态,并进一步降低Eloss.
- 这些结果代表了在这个类别的无回暖装置中实现的最高效率之一.
结论:
- 在不对称的Y系列接受器上单向侧链工程是促进OSC中PCE的有效策略.
- 作为高性能有机太阳能电池的接受材料,Bi-asy-YC12显示出显著的希望.
- 开发的接受器和设备架构为高效和成本效益的OSC提供了可行的方法.
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