合理的分子和设备设计使有机太阳能电池的效率接近20%.
Jiehao Fu1, Qianguang Yang2,3,4, Peihao Huang3,4
1Department of Electrical and Electronic Engineering, Research Institute for Smart Energy (RISE), Photonic Research Institute (PRI), The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong, 999077, PR China.
Nature communications
|February 28, 2024
概括
研究人员设计了一种新的有机太阳能电池分子,o-BTP-eC9,改善能量损耗并实现高功率转换效率. 这一进步提高了有机太阳能电池的性能和稳定性.
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:
- 有机太阳能电池需要特定的分子性质才能具有竞争力,例如最佳的电荷转移状态和结晶性.
- 为了实现这些特性,系统的分子设计规则尚不发达.
研究的目的:
- 为有机太阳能电池合理设计和合成一种新的非富勒受体 (o-BTP-eC9).
- 与基准相比,研究新分子的光电特性和设备性能.
主要方法:
- 理论计算指导了分子设计过程.
- 非富勒伦受体o-BTP-eC9.9的合成和表征.
- 使用新接受器的有机太阳能电池设备的制造和测试.
主要成果:
- 设计的o-BTP-eC9表现出升起的电荷转移状态,减少了41 meV的能量损失.
- 基于o-BTP-eC9的单连接装置实现了18.7%的功率转换效率.
- 结合o-BTP-eC9的三级系统证明了19.5%的经过认证的功率转换效率,并提高了运行稳定性.
结论:
- 理性设计方法成功产生了o-BTP-eC9,其光电性能得到了改进.
- o-BTP-eC9表现出极好的可混合性,结晶性和能级兼容性,使得高效的三元有机太阳能电池成为可能.
- 开发的分子为推进有机太阳能电池技术提供了一个有前途的途径.
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