基于三醇的3D四臂小分子为PM6提供了19.1%的效率:基于Y6的三元有机太阳能电池

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:

• 三级有机太阳能电池 (OSC) 传统上使用平面第三元件来提高性能.
• 需要一种新的方法来克服局限性并提高功率转换效率 (PCE).

研究的目的:

• 调查使用3D结构分子作为客接受器在三元OSCs.
• 合成和评估基于SF-BTA的新型四臂螺旋二二二醇 (SF-BTA) 的材料.

主要方法:

• 三个四臂分子 (SF-BTA1,SF-BTA2,SF-BTA3) 的合成,其中有一个螺旋化核心和修改的本佐特醇单位.
• 使用SF-BTA1-3作为与PM6:Y6系统一起的第三个组件的三元OSC的制造和表征.
• 三元器件的性能评估,包括功率转换效率 (PCE) 测量.

主要成果:

• 结合SF-BTA1-3的三元器件实现了分别为19.1%,18.7%和18.8%的超高PCE,超过了17.4%的二元OSC PCE.
• SF-BTA1-3材料通过能量转移和电荷转移机制增强了电荷生成.
• 添加SF-BTA1-3修改了能量水平,抑制了Y6的自我聚合,减少了能量损失和平衡的电荷传输.

结论:

• 三维多臂材料显示出作为三元OSCs的第三个组件的巨大潜力.
• 这一战略为开发更稳定,更高效的有机太阳能电池提供了新的视角.
• 进一步开发多臂材料可能会导致OSC技术的进步.