逐步调节晶体特征和激发动力学,以达到19.2%的效率 基烯加工有机太阳能电池
Bosen Zou1, Weiwei Wu1, Top Archie Dela Peña1,2,3
1Department of Chemistry Department of Chemistry and Hong Kong Branch of Chinese National Engineering Research Center for Tissue Restoration and Reconstruction, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Hong Kong, People's Republic of China.
Nano-micro letters
|November 23, 2023
概括
使用新的小分子接受器对三元有机太阳能电池 (OSC) 进行绿色溶剂处理,实现了19.24%的功率转换效率 (PCE). 这证明了高性能设备的优化形态和充电动力学.
科学领域:
- 有机电子学有机电子学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
- 材料科学 是一种材料科学.
背景情况:
- 三级有机太阳能电池 (OSC) 在单结装置中实现了高功率转换效率 (PCE) 超过19%.
- 之前的研究主要使用 (CF) 作为溶剂,限制了对溶剂对三元混合物形态和性能影响的理解.
- 在OSC中引入第三个组件需要仔细考虑溶剂选择,以获得最佳的设备制造.
研究的目的:
- 研究溶剂选择 (CF与正正氧烯 (o-XY)) 对三元OSCs的形态演变和性能的影响.
- 探索一个新设计的不对称的小分子接受器 (BTP-BO-3FO) 带有扩大的带隙对PM6:BTP-eC9宿主系统的影响.
- 用绿色溶剂和可扩展的沉积技术处理的三元OSC中展示高的PCE.
主要方法:
- 使用PM6:BTP-eC9宿主系统和一种新的甲基化小分子受体 (BTP-BO-3FO) 制造三元OSC.
- 使用 (CF) 和正氧烯 (o-XY) 溶剂通过旋转涂层处理活性层.
- 膜形态,晶体排序,聚合,电荷生成和重组动态的表征.
- 使用不同的沉积方法,包括叶片涂层,对设备性能进行比较.
主要成果:
- 绿色溶剂 (o-XY) 处理的OSC的最佳PCE为19.24%,归因于微调的晶体排序和聚合.
- 与CF处理相比,新的接受器 (BTP-BO-3FO) 诱导了明显的形态演变和性能改进.
- 超过19%的高PCE也可以使用叶片涂层来进行活性层沉积,这表明可扩展性.
- 在绿色溶剂处理设备中观察到优化的形态和电荷动态,导致有利的电荷生成和减少重组.
结论:
- 绿色溶剂加工,特别是o-XY,通过优化形态和电荷传输,使高性能三元OSC成为可能.
- 在小分子受体中,甲基化末端组修改策略是有效提高OSC性能.
- 像叶片涂层这样的可扩展沉积技术可以实现具有竞争力的PCE,促进三元OSC的实际应用.
- 这项研究为推进三元OSC技术提供了对溶剂选择和材料设计的关键见解.
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