关于在液态状态下对Y系列非烯受体进行预聚合控制的洞察力,用于高效的二元有机太阳能电池
Dingqin Hu1,2, Hua Tang1, Chen Chen2
1KAUST Solar Center, Physical Sciences and Engineering Division (PSE), King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, 23955-6900, Kingdom of Saudi Arabia.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 5, 2024
概括
使用2-chloro-5-iodopyridine (PDCI) 添加剂的新方法通过控制非富勒烯受体 (NFAs) 预聚合来增强有机太阳能电池 (OSC). 这提高了基于NFA的Y系列设备的功率转换效率 (PCE).
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) 显示出很大的前景,由于Y系列非富勒烯受体 (NFAs) 的进步,功率转换效率 (PCEs) 超过19%.
- 然而,这些Y系列NFA的全部潜力仍然受到限制,这阻碍了OSC业绩的进一步进步.
- 优化活性层中的分子包装和形态对于高效的OSC至关重要.
研究的目的:
- 为Y系列NFA引入一种新的固体添加剂诱导的预聚合控制方法.
- 研究添加剂增强NFA聚合和膜形态的机制.
- 证明这一战略在提高OSC绩效方面的普遍适用性和有效性.
主要方法:
- 使用固体添加剂2--5-二 (PDCI) 来诱导Y系列NFA在溶液中的受控预聚合.
- 研究了PDCI和NFAs之间的相互作用,以了解聚合增强和排序.
- 由此产生的薄膜的特点是它们的吸收性,结晶性和分子包装.
- 用PDCI处理的NFA制造的OSC的光伏性能得到了评估.
主要成果:
- PDCI有效地与Y系列NFAs相互作用,促进溶液中的增强和有序相聚合.
- 这种预聚会会导致吸收红移,并在薄膜形成过程中改善受体相的结晶性.
- PDCI诱导的预聚会促进了有序的分子包装,改善了膜形成期间的中间状态过渡.
- PM6:Y6 OSC的PCE从16.12%提高到18.12%,PM6:BTP-eC9系统的冠军PCE达到19.02%.
结论:
- 由PDCI引发的预聚合控制策略有效地释放了Y系列NFA的潜力.
- 这种方法提供了一种有前途和普遍适用的方法来提高基于NFA的Y系列OSC的光伏性能.
- 在溶液中控制分子聚合是有机太阳能电池中实现高PCE的关键因素.
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