通过一种新的非对称非富勒烯小分子接受器,提高了三级有机太阳能电池的填充因子和效率

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:

• 不对称的非富勒伦小分子受体 (NF-SMAs) 提供优势比有机太阳能电池 (OSCs) 中的对称对应物,由于增强的二极子时刻和分子间相互作用.
• 这些特性促进了诸如刺激子解离和电荷传输等关键过程,从而提高了设备的性能.

研究的目的:

• 引入一种新的不对称的非富勒烯小分子接受器,IDT-TNIC,作为三元有机太阳能电池 (TOSC) 的第三个组成部分.
• 研究IDT-TNIC的结构,光学和形态特性及其对TOSC性能的影响.

主要方法:

• IDT-TNIC分子的合成和表征,其中包括一个因达二烯核心,基二烯 π 桥,以及取电子的末端组.
• 使用PM6:Y6作为主要的捐助者-接受者对和IDT-TNIC作为第三个组件制造三元化有机太阳能电池.
• 对TOSC的性能评估,包括功率转换效率 (PCE),形态分析和不同设备区域的稳定性测试.

主要成果:

• IDT-TNIC分子有效地保持了共平面结构,这是由于非共价性构造锁 (O⋅⋅⋅S和S⋅⋅⋅S).
• 结合IDT-TNIC的三元器件证明了互补的吸收,优良的材料兼容性和优化的能量水平对齐.
• 在特定的PM6:Y6:IDT-TNIC比率下,达到17%的PCE峰值,即使对于大面积 (1厘米2) 的设备,也保持在14%以上.

结论:

• IDT-TNIC显示出作为第三个组件的显著潜力,用于提高三元有机太阳能电池的性能.
• 该分子的特性有助于改善电荷载体移动平衡和有利的形态,这对于高效的OSC至关重要.
• IDT-TNIC是未来大型可打印有机太阳能电池应用的一个有希望的材料.