非化溶剂加工高效的三级全聚合物太阳能电池,通过在聚合物捐赠者的侧链中引入纳基组来实现
Priyanka Yadav1, Hyerin Kim1, Thavamani Gokulnath1
1Department of Chemistry Education, Graduate Department of Chemical Materials, Institute for Plastic Information and Energy Materials, Sustainable Utilization of Photovoltaic Energy Research Center (ERC), Pusan National University, Busan 46241, Republic of Korea.
研究人员使用非化溶剂开发了全聚合物太阳能电池 (All-PSCs) 的新聚合物供体. 纳普-西尔-D1聚合物供体实现了16.8%的高功率转换效率,显示了稳定和高效的太阳能转换的前景.
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:
- 结合聚合物供体对于提高全聚合物太阳能电池 (All-PSCs) 的功率转换效率 (PCEs) 是必不可少的.
- 由于环境和成本原因,将所有PSC加工在非化溶剂中是理想的.
- 聚合物捐赠者的侧链工程是优化其电子和形态特性的一个关键策略.
研究的目的:
- 设计和合成使用非化溶剂的新型宽带隙聚合物供体,以实现高效的全PSC.
- 为了研究不同侧链修改对聚合物供体性能的影响.
- 在无添加剂的三元全PSC设备中实现高PCE.
主要方法:
- 三种聚合物供体 (Sil-D1,Ph-Sil-D1,Nap-Sil-D1) 的合成,具有不同的侧链单元 (基,基,纳基西洛).
- 添加了二二二二醇 (DTBT) 和二二烯 (BDT) 的供体部分.
- 使用o-xylen作为溶剂的三元全PSC设备的制造和表征.
主要成果:
- 纳普-西尔-D1聚合物供体表现出增强的结合长度,π电子移位和双极时刻.
- 纳普-西尔-D1显示出更深的最高占成分子轨道水平,高吸收系数,以及改进的聚合特性.
- 使用Nap-Sil-D1的三元装置实现了16.8%的高PCE,改善了开放电路电压 (0.94V),电流密度 (25.5mA/cm2) 和填充因子 (70.4%).
- 减少重组和陷状态密度有助于提高设备性能.
结论:
- 纳普-西尔-D1聚合物供体对开发高效和稳定的非化溶剂加工无添加剂三元全PSCs非常有希望.
- 侧链工程,特别是纳基氧单元,显著提高了聚合物捐赠者的性能.
- 优化的设备架构证明了通往可持续和高性能有机太阳能电池的可行途径.
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