简单的A-D2A非富勒伦受体,用于高效的二进制批量异质连接有机太阳能电池

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:

• 非富勒烯电子受体 (NFAs) 对于有机光伏 (OPV) 是至关重要的.
• 开发高效和简单的NFA是提高OPV业绩和商业可行性的关键.
• 非化环系统在分子设计和合成方面具有潜在的优势.

研究的目的:

• 合成和描述两种新的非化环NFAs,具有A-D2-A动图: (二甲醇) bis (((2-(3-oxo-2,3-dihydro-1H-inden-1-ylidene) malononitrile) (MDCzM-4H) 和其化模拟物 (MDCzM-4F).
• 调查这些新型NFA的光学和电子特性.
• 在与PTB7-Th共聚合物混合时,评估它们在散装异质连接太阳能电池中的性能.

主要方法:

• 新NFA材料的合成和表征.
• 薄膜吸收和光光谱学.
• 密度函数理论 (DFT) 和时间依赖DFT (TDDFT) 的计算.
• 电化学测量用于HOMO/LUMO能量水平的确定.
• 有机光伏设备的制造和表征 (ITO/PEDOT:PSS/活性层/PFN-Br/Ag).

主要成果:

• 合成的NFAs (MDCzM-4H和MDCzM-4F) 由于分子内电荷转移,在可见到近IR区域 (540-700nm) 呈现强烈的吸收.
• 这两种NFAs在近红外线 (峰值~750nm) 中光,寿命短 (75-410ps).
• 确定的HOMO (~-5.7 eV) 和LUMO (~-4.0 eV) 能量水平适用于光伏应用.
• MDCzM-4H/PTB7-Th和MDCzM-4F/PTB7-Th的二进制混合物实现了分别为10.17%和14.09%的功率转换效率 (PCE).
• 化MDCzM-4F NFA表现出优异的性能,其PCE值为14.09% (JSC=20.92 mA cm-2,VOC=0.965 V,FF=0.698). 化MDCzM-4F NFA的PCE值为14.09% (JSC=20.92 mA cm-2,VOC=0.965 V,FF=0.698). 化MDCzM-4F NFA的PCE值为14.09% (JSC=20.92 mA cm-2,VOC=0.965 V,FF=0.698). 化MDCzM-4F NFA的PCE值为14.09% (JSC=20.92 mA cm.

结论:

• 非化环NFA的成功合成和高性能证明了它们在有机光伏中的潜力.
• 这些简单的NFA结构为更复杂的化环系统提供了可行的替代方案.
• 结果强调了开发下一代有机太阳能电池具有提高效率和更简单的制造的有希望的方向.