非对称的西基固体添加剂使全聚合物太阳能电池具有效率超过19%
Tianqi Chen1,2, Yanyi Zhong3, Tainan Duan4
1School of Materials Science and Engineering, National Institute for Advanced Materials, Nankai University, 300350, Tianjin, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|August 24, 2024
概括
研究人员开发了固体添加剂SF-1和SF-2,以改善全聚合物有机太阳能电池 (APSC) 的形态. 这些添加剂增强分子包装和相分离,提高功率转换效率 (PCE) 超过19%.
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:
- 无序的聚合物链纠阻碍了全聚合物混合物中最佳的供体-受体相分离.
- 调节形态演变的有效方法对于推进全聚合物有机太阳能电池 (APSC) 至关重要.
研究的目的:
- 设计和研究两种异构体固体添加剂SF-1和SF-2对全聚合物有机太阳能电池的形态和性能的影响.
- 探索这些添加剂如何影响聚合物混合物的分子包装,相位分离和激子动态.
主要方法:
- 两种基于二单元的同位体固体添加剂 (SF-1和SF-2) 的合成.
- 将SF-1或SF-2纳入PM6:PY-DT聚合物混合物中.
- 膜形态,分子包装和刺激子扩散长度的表征.
- 有机太阳能电池设备的制造和性能测试.
主要成果:
- SF-1和SF-2的整合引发了更强的分子包装和连续的相互透的网络,具有优化的相位分离和垂直分布.
- 在PY-DT膜中,刺激子扩散长度扩展到40nm以上,增强刺激子扩散和电荷传输.
- 不对称的SF-2添加剂,其增强的二极极矩,由于更强的静电相互作用,使PM6:PY-DT设备的功率转换效率 (PCE) 提高到18.83%.
- 一种三元器件策略进一步提高了SF-2处理的APSC的PCE,达到19%以上.
结论:
- 固体添加剂的合理设计可以有效地操纵全聚合物混合物的形态.
- SF-1和SF-2是增强全聚合物有机太阳能电池性能的有希望的添加剂.
- 这项研究提出了一种非常有效的方法来实现高性能APSC,证明PCE超过19%.
