A-A 策略可实现使用非化溶剂制造的全聚合物太阳能电池的理想性能
Jiaxun Peng1, Ke Wang1, Mengjie Li1
1Key Laboratory of Environmentally Friendly Chemistry and Application of Ministry of Education, Key Laboratory for Green Organic Synthesis and Application of Hunan Province and Key Laboratory of Polymeric Materials & Application Technology of Hunan Province, College of Chemistry, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China.
新型A-A聚合物受体被合成为高效的全聚合物太阳能电池 (全PSC) 使用非化溶剂. PM6:PY-FBTA全PSC实现了13.95%的功率转换效率 (PCE),证明了传统D-A策略的有希望的替代方案.
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:
- 对于全聚合物太阳能电池 (全PSC) 的传统聚合物接受器,主要使用D-A (电子丰富-电子缺乏) 单元策略.
- 所有PSC的制造通常需要基溶剂,这对环境和健康造成了担忧.
研究的目的:
- 设计和合成具有A-A骨干结构的新型聚合物受体.
- 为了使所有PSCs的制造能够使用环保的非化溶剂,如o-xylene.
- 调查影响设备性能的结构-属性关系.
主要方法:
- 合成了两种新的A-A型聚合物受体:PY-FBTA和PY-DPP.
- 使用PM6作为捐赠材料和合成的聚合物作为接受物制造全聚合物太阳能电池 (全PSC).
- 使用o-xylen作为溶剂处理所有PSC.
- 材料特性 (二面角,分子相互作用,LUMO水平,吸收光谱) 和设备性能 (PCE,Jsc,Voc,FF) 的表征.
主要成果:
- 与PY-DPP相比,PY-FBTA聚合物受体,包括Y6衍生物和津衍生物,表现出有利的特性,包括较小的二面角,更强的分子相互作用,更高的LUMO水平和更互补的吸收光谱.
- 使用o-xylen加工的PM6:PY-FBTA全PSC与PM6:PY-DPP全PSC (9.51%) 相比,实现了13.95%的显著更高的功率转换效率 (PCE).
- 性能提升归因于增强的短路电流密度 (Jsc) 为 22.34 mA cm-2,开路电压 (Voc) 为 0.963 V,填充因子 (FF) 为 64.84%.
结论:
- A-A骨干结构是为所有PSC设计高性能聚合物接受器的可行策略.
- 开发的聚合物受体促进了使用非化溶剂制造高效的全PSC,提供了更绿色的替代方案.
- 这项研究为设计可持续有机光伏设备的先进材料开辟了新的途径.
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