基于聚合物的NFA混合物的优越性能背后的关键因素
Elifnaz Sağlamkaya1, Mohammad Saeed Shadabroo1, Nurlan Tokmoldin1,2
1Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam, Karl-Liebknecht-Str. 24-25, 14476 Potsdam-Golm, Germany. shoai@uni-potsdam.de.
Materials horizons
|August 9, 2024
概括
全小分子太阳能电池为有机光伏商业化提供了优势. 然而,它们的效率落后于基于聚合物的系统,原因是电荷载体的移动性较低,形态不那么有序,阻碍了性能.
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:
- 全小分子 (ASM) 太阳能电池具有优势,如高溶解度和更简单的合成,用于有机光伏 (OPV).
- 与聚合物:小分子混合物相比,ASM太阳能电池目前的效率较低.
- 了解性能差异对于推进OPV商业化至关重要.
研究的目的:
- 将ASM混合物 (ZR1:Y6) 与使用相同非富勒烯受体 (NFA) 的聚合物:小分子混合物 (PM7:Y6) 相比较.
- 调查限制ASM太阳能电池效率的因素.
- 阐明形态和充电生成对设备性能的影响.
主要方法:
- 对ASM (ZR1:Y6) 和聚合物:小分子 (PM7:Y6) 混合物的比较分析.
- 测量激发单元和电荷转移状态 (ΔEs) 之间的能量偏移.
- 使用空间电荷有限电流 (SCLC) 测量,评估电荷生成和电荷载体移动性的场依赖性.
- 使用像X射线衍射和显微镜 (隐含) 等技术进行形态分析.
主要成果:
- 无论是ZR1:Y6还是PM7:Y6,都表现出类似的能量偏移 (ΔEs).
- 与PM7:Y6.6相比,ZR1:Y6显示了电荷生成的更强的电场依赖性.
- 在ZR1:Y6中观察到较低的电荷载体流动性,归因于抑制的电荷解离.
- ZR1:Y6形态表现出较少的结晶性和更多的混合,阻碍了NFA的连续电子运输路径.
结论:
- ZR1:Y6 ASM混合物的效率降低主要是由于电荷载体的移动性较低.
- 形态特征,特别是不那么有序和更混合的域,阻碍了高效的电子传输.
- 解决形态秩序和改善电荷传输是提高ASM太阳能电池性能的关键策略.


