对于高效的有机太阳能电池而言,一种罕见的化小分子受体
Huazhe Liang1, Xingqi Bi1, Hongbin Chen1
1State Key Laboratory and Institute of Elemento-Organic Chemistry, The Centre of Nanoscale Science and Technology and Key Laboratory of Functional Polymer Materials, Renewable Energy Conversion and Storage Center (RECAST), College of Chemistry, Nankai University, 300071, Tianjin, China.
Nature communications
|August 5, 2023
概括
研究人员开发了有机太阳能电池的新型化小分子受体. 这些新材料实现了高功率转换效率,即使具有更厚的活性层,展示了战略化潜力.
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:
- 在有机电子材料的合成和极化中比和具有优势.
- 高性能化小分子受体很少见,可能是由于薄膜形态,硬质障碍和结晶性的问题.
- 现有的策略往往将素放在末端组上,这可能会对分子包装产生负面影响.
研究的目的:
- 设计和合成新的化小分子受体,利用的好处,同时减轻其缺点.
- 研究中央化对分子包装,结晶性和介电性质的影响.
- 使用这些新的接受器,在有机太阳能电池中实现高功率转换效率.
主要方法:
- 合成了三种新的小分子受体 (CH20,CH21,CH22) 在中央单元上逐步化.
- 使用非富勒烯受体PM6与新型受体配对制造的二元有机太阳能电池.
- 描述了有机太阳能电池的性能,包括功率转换效率 (PCE) 和活性层厚度的影响.
主要成果:
- 基于PM6:CH22的有机太阳能电池实现了19.06%的功率转换效率,这是受体的最高效率.
- 用加厚的活性层 (~500 nm) 获得了15.70%的创纪录效率,在较厚的薄膜中表现得更好.
- 中央化增强了分子间包装,结晶性和介电常数,而不会影响有利的末端组包装.
结论:
- 战略性中央化是一种有效的方法,用于开发有机太阳能电池的高性能小分子受体.
- 开发的受体克服了典型的形态挑战,从而实现了高效率.
- 这项工作突出了精确设计的化分子在推进有机太阳能电池技术方面的巨大潜力.
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