靠近20%的效率在Ortho-Xylene处理有机太阳能电池由[a]phenazine-Core-Based 3D网络接收器与大电子合和长激发扩散长度
Zhenghui Luo1, Weifei Wei1, Ruijie Ma2
1Guangdong Provincial Key Laboratory of New Energy Materials Service Safety, Shenzhen Key Laboratory of New Information Display and Storage Materials, College of Materials Science and Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, 518060, China.
研究人员开发了新的小分子受体 (SMA) 用于高效的有机太阳能电池,使用无素溶剂. 基于NA3的设备实现了18.94%的高功率转换效率 (PCE),证明了可持续光伏的有希望的替代方案.
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:
- 高性能有机太阳能电池 (OSC) 通常需要含有素的溶剂,限制了工业应用.
- 开发与无素溶剂兼容的高效有机光伏材料对于可持续能源至关重要.
- 基于[a]氨酸 (BP) 核心的小分子受体 (SMA) 在OSC中被探索其潜力.
研究的目的:
- 使用异构化化策略设计和合成基于BP核心的新型SMA.
- 研究这些SMA的结构-属性关系,以优化OSC的性能.
- 为了实现高功率转换效率 (PCE) 在使用环保无害,无素溶剂加工的OSC中.
主要方法:
- 一系列基于BP核心的SMAs的合成:NA1 (无),NA2 (10-Cl),NA3 (8-Cl) 和NA4 (7-Cl).
- 理论模拟分析电子属性,轨道重叠和分子包装.
- 使用PM6:SMA混合物处理与正氧烯 (o-XY) 的OSC设备的制造和表征.
主要成果:
- NA3 呈现出优越的轨道重叠长度和紧密的分子包装,导致密集的3D网络结构和高电子合 (104.5 meV).
- 在o-XY中,PM6:NA3设备实现了高PCE18.94%,超过PM6:NA1 (15.34%) 和PM6:NA4 (16.02%).
- 一个将D18-Cl纳入PM6:NA3的三元器件达到19.39%的认证PCE,这是由于增强的晶体学排序和刺激子扩散长度.
结论:
- 在BP-core上战略性地纳入替代剂显著影响OSC中SMA的表现.
- 作为一种高效的SMA,NA3显示出非常好的潜力,用于无素溶剂加工的OSC.
- 该研究强调了分子设计对于开发可持续和高性能有机光伏材料的重要性.
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