为高效率和高稳定性的有机太阳能电池构建线性四聚体类型接收器
Rui Zeng1, Jiawei Deng1, Xiaonan Xue2
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Frontiers Science Center for Transformative Molecules, Shanghai Key Laboratory of Electrical Insulation and Thermal Aging, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, China.
研究人员为有机太阳能电池 (OSC) 开发了新的四聚非富勒烯受体 (NFAs). 这些材料提高了光伏转换效率 (PCE) 并提高了设备的稳定性,在二元OSC中实现了创纪录的19.6%PCE.
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:
- 非富勒受体 (NFAs) 已经推动有机太阳能电池 (OSC) 的功率转换效率 (PCEs) 超过20%.
- 在OSC发展中,平衡性能和稳定性仍然是一个关键的挑战.
- 全聚合物配方提供了稳定性,但通常会损害PCE,并面临批量变化.
研究的目的:
- 构建新型,单分散四聚体NFA材料 (G-1和G-2),结合小分子和聚合物的优势.
- 研究中央连接单元对分子平面性,薄膜形态和设备性能的影响.
- 优化激发和充电载体动态,以提高OSC的效率和稳定性.
主要方法:
- 合成四聚合物NFA材料 (G-1和G-2).
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于预测分子性质.
- 薄膜形态和设备性能的实验性表征.
- 有机太阳能电池设备的制造和测试.
主要成果:
- 带有基连接器的四聚体G-1表现出增强的分子平面性,并订购了薄膜包装.
- 寡合化诱导了有利的面向方向,较低的结合能,以及更高的光发光效率.
- 优化激子和电荷载体动力学导致减少非辐射能量损失.
- 使用PM6:G-1的OSC在基于寡合体的二进制设备中实现了创纪录的19.6%的PCE.
- 设备稳定性得到了显著的改善,在倒置的OSC配置中超过了10,000小时.
结论:
- 单分散四聚体NFA提供了一个有前途的策略,将小分子和聚合物的好处整合到OSC中.
- 分子设计,特别是中央连接单元,极大地影响薄膜形态和设备性能.
- 开发的G-1 NFA可实现高PCE和增强的操作稳定性,为有机太阳能电池的商业化铺平了道路.
更多相关视频
06:49In situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering on Roll-To-Roll Coating of Organic Solar Cells with Laboratory X-ray Instrumentation
Published on: March 2, 2021
14:37Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells
Published on: November 5, 2014
相关概念视频
Photochemical Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
Selection Rules: Photochemical Activation
[4+2] Cycloaddition of Conjugated Dienes: Diels–Alder Reaction
Thermal Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
Selection Rules: Thermal Activation
Conjugated systems containing an even number of π-electron pairs undergo a conrotatory ring closure. For example, thermal electrocyclization of (2E,4E)-2,4-hexadiene, a conjugated diene containing two π-electron pairs, gives trans-3,4-dimethylcyclobutene.
Cycloaddition Reactions: MO Requirements for Thermal Activation
Diels–Alder Reaction Forming Cyclic Products: Stereochemistry
Cycloaddition Reactions: MO Requirements for Photochemical Activation
