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Updated: Jul 3, 2025
05:15
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Published on: February 3, 2021
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阿扎[5]烯衍生半导体聚合物用于提高矿太阳能电池的性能:探索能量和形态影响
Yuyan Zhang1, Lifei He1, Yaohang Cai1
1State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou, 310058, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|February 16, 2024
概括
新的半导体聚合物提高了矿太阳能电池的效率和热稳定性. 阿扎[5]烯共聚物提供高玻璃过渡温度,并提高性能超过25%.
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:
- 开发热强 n-i-p 矿太阳能电池 (PSC) 需要具有匹配能量水平和高玻璃过渡温度 (Tg) 的溶液可加工的半导体聚合物.
- 在公共服务公司实现超过25%的效率对于商业可行性至关重要.
- 现有的孔运输材料 (HTM) 往往缺乏必要的热稳定性和最佳能量水平对齐.
研究的目的:
- 为高性能PSC合成来自aza[5]烯的新型半导体聚合物.
- 调查这些聚合物的结构性质关系,涉及它们的能量水平,Tg和光伏性能.
- 评估采用这些新材料的PSC的热稳定性和运行耐用性.
主要方法:
- 直接合聚合 (DArP) 用于三种aza[5]基共聚合物的高产合成.
- 合成的共聚合物被整合为孔输送层 (HTL) 在formamidinium三化物 (FAPbI3) PSC中.
- 测量了光伏参数,包括功率转换效率 (PCE),并与参考材料进行了比较.
- 在高温 (85°C) 时评估了热稳定性.
主要成果:
- 成功合成了三种aza[5]烯衍生的共聚物,具有明显的HOMO能量水平和高Tg.
- 该p-A5HP-E-POZOD-E共聚物获得了25.5%的初始平均PCE,超过了spiro-OMeTAD (23.0%),PTAA (17.0%) 和P3HT (11.6%).
- HTL电导率和薄膜形态的变化显著影响了PSC的性能.
- 基于p-A5HP-E-POZOD-E的PSC在85°C的温度下表现出异常的运行稳定性,这是由于其高凝聚性能量密度,增强的Young模量和降低的扩散系数.
结论:
- 基于aza[5]基的半导体聚合物是高效,热稳定的PSC的有希望的候选者.
- 与传统的HTM相比,p-A5HP-E-POZOD-E共聚物提供了更高的性能和稳定性.
- 战略性聚合物设计,专注于能量水平和热性能,是推动矿太阳能电池技术发展的关键.
