为高效的有机太阳能电池采用B─N共价键基非富勒烯电子受体
Zhengwei Hu1, Juxuan Xie1, Jiangkai Yu1
1Institute of Polymer Optoelectronic Materials and Devices, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, P. R. China.
具有B─N键的新型非烯电子受体 (NFEAs) 提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. BN1014在二进制电池中实现了10.02%的效率,在三进制电池中达到17.65%的效率,显示了高效的OSC的前景.
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:
- 非富勒烯电子受体 (NFEAs) 对于有机太阳能电池 (OSC) 的性能至关重要.
- 中心核心单元的结构显著影响光电子特性和光伏效率.
- 合理的NFEA设计是推进OSC技术的关键.
研究的目的:
- 引入新型接受者-捐赠者-接受者 (A-D-A) 类型的NFEA,其基础是具有B─N共价键的六个成员化电子捐赠核.
- 研究基链调制对NFEA特性和OSC性能的影响.
- 探索这些新NFEA在二元和三元OSC配置中的潜力.
主要方法:
- 合成和表征两个NFEA,BN910和BN1014,具有不同的基链.
- 评估它们的光电子特性,包括吸收,带隙和能量水平.
- 二元 (D18:NFEA) 和三元 (D18:DT-Y6:NFEA) 有机太阳能电池的制造和性能测试.
主要成果:
- BN910和BN1014都表现出强烈的近红外吸收,窄带间距 (≈1.45 eV) 和合适的能量水平.
- 具有较长,分支的基链的BN1014,显示出改善的分子间包装和形态.
- 使用D18:BN1014的二元OSC实现了10.02%的功率转换效率 (PCE).
- 三元OSCs (D18:DT-Y6:BN1014) 的PCE达到了17.65%,超过了二元D18:DT-Y6系统 (17.05%).
结论:
- 具有B─N共价键的异构是高性能NFEA的有效构建块.
- 核心单元上的基链工程允许调整分子包装和光伏性能.
- 开发的NFEA,特别是BN1014,显示出高效有机太阳能电池的巨大潜力.
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