通过在化非化环电子接收器中的双极相互作用,提高有机太阳能电池的效率超过18%
Xinming Zheng1,2, Xiaolin Jiang1,3, Wenlong Liu1
1Beijing Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Materials, College of Chemistry, Beijing Normal University, Beijing, 100875, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|July 31, 2024
概括
新型非融合环电子受体被设计用于有机太阳能电池 (OSC). 用替代的412-6F受体增强了分子包装和结晶性,导致OSC的高功率转换效率为18.03%.
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) 提供了一个有希望的替代品,以传统的基于的光伏,因为它们的灵活性和低制造成本.
- 开发高效和稳定的电子接受器材料对于提高OSC性能至关重要.
- 非化环电子受体呈现了一个设计策略,以调整分子包装和电子特性.
研究的目的:
- 设计和合成具有量身定制的分子间相互作用的新型非融合环电子受体.
- 研究和替代剂对分子结构,固态包装和光伏性能的影响.
- 为了将分子设计与有机太阳能电池的功率转换效率 (PCE) 相关联.
主要方法:
- 合成两个非化环电子受体:412-6F (用替代) 和412-6Cl (用替代).
- 单晶X射线衍射分析以确定分子结构和分子间相互作用.
- 使用D18作为捐赠材料的有机太阳能电池 (OSC) 的制造和表征.
- 对OSC的性能评估,包括功率转换效率 (PCE) 测量.
主要成果:
- 412-6F表现出平面分子骨干和和碳酸氧原子之间的显著双极-双极相互作用,促进密集的末端组堆叠和减少层间间距.
- 与D18:412-6Cl.相比,在D18:412-6F混合膜中观察到更好的晶度和连贯度长度.
- 基于D18:412-6F的OSC获得了18.03%的高PCE,超过了基于D18:412-6Cl的OSC.
- 412-6Cl采用了更扭曲的配置,缺乏在412-6F中观察到的有益的分子间相互作用.
结论:
- 替代物的战略性结合可以诱导有利的分子间相互作用,增强非化环电子受体中的分子包装和结晶性.
- 通过分子设计量身定制分子间相互作用是提高有机太阳能电池性能的关键因素.
- 这项研究为有机光伏技术的发展提供了新的方向,强调了设计具有特定分子间相互作用的受体的重要性.
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