在光活性层中以异构化控制的聚合:有机太阳能电池的添加策略,效率超过19.5%
Zihao Xia1, Chuanlin Gao2, Zhixiang Xie1
1School of Materials, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University, No. 66, Gongchang Road, Guangming District, Shenzhen, Guangdong, 518107, China.
新型异构添加剂精确控制有机太阳能电池 (OSC) 的形态. 这种聚合调节策略提高了设备性能,实现高功率转换效率高达19.51%.
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:
- 控制光活性层形态对于高性能有机太阳能电池 (OSC) 来说至关重要.
- 添加策略为微调形态提供了一个有希望的途径,但根本机制尚未完全理解.
- 不同类型的添加剂 (液体,固体,挥发性固体) 对大量异质连接的形成产生不同的影响.
研究的目的:
- 通过使用三种新型异构添加剂,研究接受分子的聚合调节策略.
- 阐明液体,固体和挥发性固体添加剂影响批量异质连接形态和OSC性能的机制.
- 通过受控的分子聚合和自我组装来优化OSC性能.
主要方法:
- 将三种新型异构添加剂 (4--1,2-二二 (LCB),1--2,4-二二 (SCB) 和2--1,4-二二 (VCB)) 纳入活性层混合物.
- 在薄膜形成过程中逐步调节受体分子聚合.
- 对溶剂蒸发,聚合动力学,分子间相互作用和结晶的添加剂效应的分析.
主要成果:
- 液体添加剂 (LCB) 延长了溶剂蒸发时间,防止过度聚合.
- SCB (固体添加剂) 缩短了聚合期,导致了紧的分子 π-π 堆叠.
- VCB (挥发性固体添加剂) 为理想的分子堆叠优化了分子间相互作用和结晶.
- 在基于D18:L8-BO和PM6:L8-BO的OSC中,VCB处理的设备实现了分别为19.33%和19.51%的功率转换效率.
结论:
- 开发的聚合调节策略有效地控制了OSC中的大量异质连接形态.
- 同位体添加剂可以对分子聚合和薄膜形成提供可调节的控制.
- VCB 显示出卓越的性能提升,突出了挥发性固体添加剂在优化 OSC 的潜力.
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