在有机光伏中抑制电子 - 声子合,用于高效的功率转换
Yuanyuan Jiang1,2, Yixin Li1, Feng Liu1
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Nature communications
|August 21, 2023
概括
研究人员开发了一种使用自由体积比率 (FVR) 的新策略,以减少有机太阳能电池中的能量损失. 这种方法限制了分子运动,提高了设备的效率,并实现了18.6%的功率转换效率 (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:
- 非辐射能量损失 (∆Enr) 显著限制有机太阳能电池 (OSC) 的效率.
- 由分子运动驱动的强大的电子 - 声子合加速非辐射衰变并增加∆Enr.
- 限制分子运动对于实现较低的∆Enr和更高的OSC性能至关重要.
研究的目的:
- 引入自由体积比 (FVR) 作为衡量OSC分子运动量化的指标.
- 提供一种新的分子设计原理来抑制非辐射衰变.
- 研究分子运动,电子 - 声子合和设备效率之间的关系.
主要方法:
- 理论计算和实验验证以评估分子运动.
- 聚焦于基侧链扩散的分子设计,以控制FVR.
- 有机太阳能电池 (AQx-6) 的制造和表征,以评估性能.
主要成果:
- 基侧链的扩散有效地降低了FVR,限制了分子运动.
- 减少FVR导致电子-声子合的减少,而不会影响纳米形态.
- 在优化参数的情况下,AQx-6材料实现了18.6%的高功率转换效率 (PCE).
结论:
- 在OSC设计中,自由体积比 (FVR) 作为分子运动的有价值指标.
- 通过分子设计控制聚合状态是减少电子-声子合的关键.
- 这一战略为开发高效的有机太阳能电池提供了一条途径.


