对于高效的大面积有机太阳能模块的非富勒烯接收器的内部/外部侧链工程,基于在空气中处理非化溶液
Sabeen Zahra1,2, Seungjin Lee1, Muhammad Jahankhan1,2
1Advanced Energy Materials Research Center, Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Daejeon, 34114, Republic of Korea.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|July 16, 2024
概括
研究人员修改了有机太阳能电池 (OSC) 中的一个关键组件,以使用非化溶剂实现高效的大面积制造. 这一突破改善了薄膜的形成和形态,为这些太阳能模块的商业化铺平了道路.
科学领域:
- 有机电子学有机电子学
- 材料科学是一种材料科学.
- 可再生能源技术可再生能源技术
背景情况:
- 有机太阳能模块 (OSC) 的商业化需要高效的大面积制造,使用非化溶剂.
- 目前的非富勒烯受体 (NFAs),如Y6,在有毒的素溶剂中表现出高效率,但在更绿色的替代品中溶解性较差,导致亚最佳形态.
- 实现理想的薄膜形成动力学和批量异质连接 (BHJ) 形态仍然是大面积OSC的一个重大挑战.
研究的目的:
- 研究修改Y6非富勒烯受体 (NFA) 的内外侧链对有机太阳能电池 (OSC) 性能的影响.
- 开发具有在非化溶剂中可溶性提高的NFAs,以改善薄膜形态和加工.
- 在小面积的OSC和大面积的子模块中评估修改后的NFA的性能.
主要方法:
- 对Y6NFA的侧链进行化学修改,以产生具有增强溶解性的衍生物.
- 使用聚合物供体PM6和修改后的NFA (N-HD) 的混合物制造小面积的OSC.
- 在环境条件下在室温下在oxylene中使用N-HD NFA处理大面积 (55厘米) 的OSC子模块.
主要成果:
- 一种修改后的NFA,N-HD,在室温下在o-xylen中显示出更好的溶解性,促进了有利的BHJ形态.
- 使用PM6:N-HD制造的小面积的OSC实现了18.3%的功率转换效率 (PCE).
- 一个大面积 (55厘米) 的子模块使用在oxylene中加工的N-HD在环境条件下实现了12.2%的PCE.
结论:
- 修改Y6衍生品对大型OSC模块的结构安排和薄膜处理产生重大影响.
- 开发的N-HD NFA可在室温下使用非化溶剂进行高效的OSC制造.
- 这些发现为克服OSC的扩展挑战和提高其商业可行性提供了见解.
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