在高性能有机太阳能电池中进行垂直相分布调制的分子设计
Zhihao Chen1, Shaoqing Zhang1,2, Junzhen Ren1,3
1State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|March 3, 2024
概括
使用侧链极性操纵的有机太阳能电池 (OSC) 的分子设计提高了性能. 在非富勒受体 (NFAs) 中调整疏水性可优化能量分配,以提高功率转换效率.
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:
- 有机太阳能电池 (OSC) 中的组件分布显著影响了形态,电子结构和性能.
- 优化光活性层的形态是有效的电荷生成和运输在OSCs至关重要的.
研究的目的:
- 引入一种分子设计策略,通过调整侧链极性来操纵OSC中的组件和能量分布.
- 合成和评估两个具有不同侧链极性的非富勒烯受体 (NFAs),以了解它们对薄膜形态和设备性能的影响.
主要方法:
- 通过在ITIC的侧链中引入不同的极性功能替代剂,合成两个NFA,ITIC-16F和ITIC-E.
- 使用这些NFA在散装异质连接混合物中的OSC设备的制造和表征.
- 分析组件分布,垂直能量,激电动力学和电荷传输特性.
主要成果:
- ITIC-16F (疏水性) 主要与顶部表面对齐,而ITIC-E (疏水性) 则向散装异质连接膜的底部倾斜.
- 这种差异分布会影响垂直能量水平,激子解离和电荷载体运输.
- 采用ITIC-E的OSC设备由于有利的能量分配,实现了19.4%的功率转换效率.
结论:
- 侧链极性操纵是为OSC设计高效的NFA分子的可行策略.
- 光活性层内的能量空间分布在OSC性能中起着关键作用.
- 调整分子结构以控制组件分布为提高OSC效率提供了一条途径.
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