调节分子间相互作用和薄膜形成动力学,以实现基于二二二二醇的有机太阳能电池的记录效率
Zhibo Wang1,2, Shenbo Zhu1, Xiaoxiao Peng3
1State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai, 201620, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|September 12, 2024
概括
新的二二丁二醇 (ffBT) 共聚合物PffBT-2T和PffBT-4T被合成,以改善有机太阳能电池 (OSC). 通过优化膜形态和分子包装,PffBT-4T提高了非富勒受体的性能.
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:
- 二二乙二醇 (ffBT) 是有机太阳能电池 (OSC) 供体-接受体 (D-A) 共聚物的关键电子接受单元.
- 基于ffBT的聚合物在历史上优于基于富勒的OSC,原因是温度依赖聚合 (TDA).
- 然而,它们的高混合性和快速聚合动力学限制了与非富勒林受体 (NFAs) 的性能.
研究的目的:
- 设计和合成基于ffBT的新型共聚物,具有调制的分子间相互作用和聚合倾向.
- 研究π桥修饰对OSC活性层混合性,聚合动力学和薄膜形态学的影响.
- 为了提高ffBT基聚合物的功率转换效率 (PCE),当与NFAs配对时.
主要方法:
- 合成两种基于ffBT的共聚合物,PffBT-2T和PffBT-4T,具有不同的π桥.
- 实验和理论研究,以分析静电电位差异和与NFA L8-BO的可混合性.
- 活性层相位分离,分子包装和形态学的表征.
- 设备制造和性能测试以确定PCE.
主要成果:
- 与PffBT-4T相比,PffBT-4T显示了与L8-BO的混合率降低和静电电位差异与PffBT-2T相比.
- 这导致了相位分离的改善,增强了分子包装,并在活性层中优化了形态.
- 在薄膜形成过程中,PffBT-4T表现出延长的核和晶体生长过程.
- 基于PffBT-4T的OSC在基于ffBT的光伏聚合物中实现了创纪录的PCE17.5%.
结论:
- 调节结合骨干对于控制ffBT基聚合物的聚合行为和薄膜形成动力学至关重要.
- PffBT-4T代表了显著的进步,克服了ffBT单位与NFAs之前的局限性.
- 这些发现为设计下一代有机光伏的高性能聚合物供体提供了宝贵的见解.


