无添加剂的分子接受器有机太阳能电池由生物可再生溶剂加工,效率接近15%
Zhifang Du1, Hoang Mai Luong1, Sina Sabury2
1Center for Polymers and Organic Solids, Department of Chemistry and Biochemistry, University of California at Santa Barbara, Santa Barbara, CA, 93106, USA. quyen@chem.ucsb.edu.
Materials horizons
|October 24, 2023
概括
研究人员开发了高效的有机光伏 (OPV) 使用新型的捐赠聚合物和分子接受器处理绿色溶剂,2-甲基四二 (2-MeTHF). 这种方法通过优化形态和分子相互作用来实现接近15%的功率转换效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
背景情况:
- 有机光伏 (OPV) 为可再生能源发电提供了一个有希望的途径.
- 处理挑战和有限的功率转换效率 (PCE) 阻碍了OPV的广泛采用.
- 开发可持续的加工方法和高性能材料对于推进OPV技术至关重要.
研究的目的:
- 使用生物质衍生溶剂开发高性能批量异质连接 (BHJ) 有机光伏 (OPVs).
- 设计新型的供体聚合物和分子受体 (MAs),以提高2-甲基四二 (2-MeTHF) 的可加工性和效率.
- 根据形态学和分子相互作用,研究管理OPV性能的结构-属性关系.
主要方法:
- 合成了两种具有开放环单元的新型供体聚合物和三种分子受体 (MA).
- 使用2-甲基四水 (2-MeTHF) 作为生物质衍生溶剂加工BHJOPV.
- 使用包括原子力显微镜 (AFM),放牧发生率广角X射线散射 (GISAXS),共振软X射线散射 (RSoXS),X射线光电子谱学 (XPS) 和2D固态核磁共振 (2D ssNMR) 在内的技术,在各种长度尺度上表征BHJ形态.
主要成果:
- 在BHJ的OPV中,实现的功率转换效率 (PCE) 接近15%.
- 在使用2-MeTHF处理的BHJ膜中,证明了增强的捐赠者-接受者 (D-A) 混合性和有利的混合.
- 确定了最佳的BHJ形态,平均域大小为~25nm,域纯度高,分布均,导致有效的电荷生成和提取.
- 由于优化的形态和分子包装,观察到有限的陷辅助重组.
结论:
- 使用工程化捐赠聚合物和分子接受器处理2-MeTHF使高性能BHJ OPVs成为可能.
- 优化的BHJ形态,包括有利的D-A混合和域纯度,对于高PCE至关重要.
- 这种方法为下一代有机太阳能电池的开发提供了可持续和高效的途径.
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