理性设计Dithieno[3,2-f:2',3'-h]Quinoxaline基聚合物,具有优化的分子配置和充电转移,用于高性能全聚合物太阳能电池
Xiao Kang1,2,3, Xin Jing1, Jianxiao Wang2,3,4
1School of Materials Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao, 266100, China.
ChemSusChem
|October 9, 2024
概括
研究人员通过修改受体单元来开发有机太阳能电池的新聚合物. 一种聚合物实现了15.54%的高效率,证明了推进聚合物光伏设备的有前途战略.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 开发2D配置的受体聚合物受到不良平面性和弱分子间相互作用的阻碍.
- 新型聚合物设计对于提高有机太阳能电池性能至关重要.
研究的目的:
- 合成和评估新的dithienoquinoxaline基聚合物与有机太阳能电池的化硫替代剂.
- 为了研究侧链修改 (thiophene,化,扩展的骨干) 对聚合物特性和设备性能的影响.
主要方法:
- 三种新型聚合物的合成 (PQTF-BT,PQTF-BTCl,PQTF-DTCl) 通过将一个修饰的受体单元与不同的供体单元配对.
- 使用这些合成聚合物制造的全聚合物太阳能电池的制造和表征.
- 分析结构-属性关系,包括聚合,结晶,可混合性和电荷转移.
主要成果:
- 由于有利的聚合和结晶,PQTF-BT在全聚合物太阳能电池中实现了15.54%的高功率转换效率.
- 在PQTF-BTCl中化改善了开放电路电压,但对混合性和电荷转移产生了负面影响,使效率降至8.71%.
- 具有扩展骨干的PQTF-DTCl显示出更好的可混合性,但由于分子堆叠中断,设备性能降低 (13.42%).
结论:
- 该研究表明,用化硫修改2D配置的受体单元和仔细选择供体单元可以导致有机太阳能电池的高性能聚合物.
- 侧链工程在平衡聚合物平面性,分子间相互作用,可混合性和分子堆叠方面发挥着关键作用,从而影响设备效率.
- 这项研究为设计下一代聚合物提供了有价值的见解,这些聚合物具有2D配置,用于高效的光伏应用.
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