非富勒烯接收器具有有机太阳能电池独特的自我调节效果,效率为19%
Feng Liu1,2, Yuanyuan Jiang1,3, Renjie Xu1
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory for Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|December 5, 2023
概括
研究人员开发了一种名为Z9的新型非富勒烯受体 (NFA),可以自我调节其纳米形态. 这项创新使得高效的有机太阳能电池无需外部添加剂,为更简单的工业制造铺平了道路.
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:
- 在捐赠者-接受者混合物中优化纳米形态对于高效的有机太阳能电池 (OSC) 至关重要.
- 外源芳香添加剂通常需要微调混合膜纳米形态,这对工业可扩展性构成挑战.
研究的目的:
- 引入一种自我调节策略,用于调节非富勒烯受体 (NFA) 聚合和纳米形态学.
- 设计和合成一种新型的NFA (Z9),它可以内在控制其分子排列.
主要方法:
- 通过将基组纳入Y6脊柱,合成非烯受体Z9.
- 研究了Z9.的聚合行为和晶体/薄膜纳米形态.
- 在基于Z9的混合膜中分析了分子包装和相位分离.
- 使用Z9.9制造和测试有机太阳能电池设备.
主要成果:
- 在Z9中绑定的基促进π-π堆叠,促进聚合的自我调节.
- Z9通过基介导的超交换电子合引发了三维电荷传输.
- 基于Z9的混合膜显示有序的分子包装和适当的相位分离.
- 在没有添加剂的情况下,实现了高功率转换效率 (PCE) 19.0% (认证18.6%).
结论:
- 自律策略有效地控制NFA纳米形态,提高OSC的性能.
- Z9显示出开发无添加剂,高效的有机太阳能电池的巨大潜力.
- 这种方法为简化有机太阳能电池的工业生产提供了一个有希望的途径.
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