通过芳香核心工程来实现高效和热稳定的聚合物太阳能电池的连接三元型小分子受体
Bowen Chang1, Yaogang Zhang2, Cen Zhang1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China.
连接的三聚体小分子受体 (SMA) 增强了聚合物太阳能电池 (PSC) 的稳定性和效率. 这种分子设计增加了玻璃过渡温度 (Tg),并提高了耐热降解性,实现了18.24%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
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 聚合物太阳能电池 (PSC) 面临运行稳定性问题,原因是小分子受体 (SMA) 的热力学放松.
- 连接式SMA,其子单位通过灵活的链条与核心连接,旨在提高玻璃过渡温度 (Tg) 以提高稳定性.
- 在绑定的SMA中同时实现高Tg和高效分子包装是一个重大挑战.
研究的目的:
- 为提高PSC性能和稳定性,设计具有改进分子包装和提升Tg的绑定SMA.
- 研究同位素工程和三元化对分子几何学,超分子相互作用和光伏性能的影响.
主要方法:
- 系统性异构体工程在绑定的SMAs的烯碳酸盐核心上.
- 设计和合成具有星形C3h几何形状的元定位二度 (BDY-β) 和三度SMA.
- 分子包装的特征,玻璃过渡温度 (Tg),吸收光谱和PSC设备的光伏性能.
主要成果:
- 位元定位的二极体BDY-β显示了其对同位素 (BDY-α) 的优越分子包装.
- 与二元体相比,三元体SMAs表现出增强的Tg,结晶度和红移吸收.
- 使用三元性SMA的PSC设备实现了18.24%的功率转换效率 (PCE),并在1200小时的热降解后保持超过95%的初始效率.
结论:
- 连接的三元体结构有效地促进了PSC的有序聚合和增加Tg.
- 这种分子设计策略同时提高了设备效率和长期热稳定性.
- 该研究表明,开发高度稳定和高效的聚合物太阳能电池是一个有前途的途径.
更多相关视频
09:32Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells
Published on: April 25, 2018
14:37Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells
Published on: November 5, 2014
相关概念视频
Thermal and Photochemical Electrocyclic Reactions: Overview
Olefin Metathesis Polymerization: Acyclic Diene Metathesis (ADMET)
Similar to cross-metathesis, ADMET also involves the formation of metallacyclobutane intermediate by [2+2] cycloaddition of one of the double bonds of a terminal diene with...
Thermal Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
Selection Rules: Thermal Activation
Conjugated systems containing an even number of π-electron pairs undergo a conrotatory ring closure. For example, thermal electrocyclization of (2E,4E)-2,4-hexadiene, a conjugated diene containing two π-electron pairs, gives trans-3,4-dimethylcyclobutene.
