将Se替代扩展到极限:在高效非富勒烯受体中从5S扩展到5Se
Guangkun Song1, Wanying Feng1, Yu Li1
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, Tianjin 300071, China.
概括
研究人员通过结合开发了新的近红外非富勒烯受体 (NFAs). 这些新型材料实现了高功率转换效率 (PCE) 并扩展了有机太阳能电池的光电响应.
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:
- 高效的有机太阳能电池 (OSC) 对可再生能源至关重要.
- 非富勒林受体 (NFAs) 在OSC中显示出很大的前景.
- 调整分子结构是优化NFA性能的关键.
研究的目的:
- 通过将纳入[3,2-b]单元,合成新的近红外 (NIR) 非富勒受体 (NFAs).
- 调查替代对Y系列NFA电子和光学性能的影响.
- 基于这些新的含NFA,评估有机太阳能电池 (OSC) 的性能.
主要方法:
- 合成两种基于的新型NFAs (4Se和5Se),通过替换高效Y系列NFAs中的硫原子.
- 使用合成的NFAs制造二元有机太阳能电池设备.
- 设备性能的表征,包括功率转换效率 (PCE) 和光电响应频谱.
- 分析能量损失机制,特别是非辐射能量损失.
主要成果:
- 合成的NFAs,4Se和5Se显示出高功率转换效率 (PCEs),分别为15.17%和15.23%.
- 这些设备表现出广泛的光电反应,延伸到大约1000nm,表明有效的NIR吸收.
- 基于5Se的设备实现了非常低的0.477 eV的能量损失,非辐射能量损失约为0.15 eV,是报告中最低的.
结论:
- 将纳入Y系列NFA是开发高性能NIR有机太阳能电池的可行策略.
- 新型的4Se和5SeNFA显示出高效的能量转换的绝佳潜力,因为它们的优化电子特性和减少的能量损失.
- 对基于的NFAs的进一步研究可能会导致有机光伏技术的重大进步.
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