通过有机金属复合添加剂延长刺激子扩散长度,用于高性能厚膜有机太阳能电池
Wentao Zou1, Yanna Sun1, Lingya Sun1
1Shandong Provincial Key Laboratory for Science of Material Creation and Energy Conversion, Institute of Frontier Chemistry, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Qingdao, 266237, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|January 7, 2025
概括
添加TTz-Pt,一种有机金属复合物,通过延长激子扩散长度 (LD) 来显著提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. 这一突破使得高效的厚膜OSC具有创纪录的功率转换效率.
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:
- 长激子扩散长度 (LD) 对于高效的有机太阳能电池 (OSC) 至关重要,特别是在厚薄膜中.
- 有限的LD限制了随着薄膜厚度的增加而提高的性能,阻碍了刺激子解离和电荷传输.
- 降低电荷重组和能量失调是推进OSC技术的关键挑战.
研究的目的:
- 研究有机金属复合物 (TTz-Pt) 作为OSC中的固体添加剂的影响.
- 增强激子扩散长度 (LD) 和提高厚膜有机太阳能电池的性能.
- 探索一种通用方法,通过材料增材工程来提高OSC效率.
主要方法:
- 有机金属复合物的合成,TTz-Pt.
- 将TTz-Pt作为固体添加剂纳入D18-Cl:L8-BO有机太阳能电池系统.
- 混合物的结晶性,能量失调,陷密度,非辐射重组和刺激子结合能量的表征.
主要成果:
- 添加TTz-Pt增强了混合物的结晶性,减少了能量失调和陷密度,并降低了非辐射重组和激子结合能量.
- 使用TTz-Pt处理的D18:L8-BO:IDIC装置 (100nm) 实现了20.12%的冠军功率转换效率 (PCE).
- 在300纳米厚的活性层中,实现了创纪录的PCE18.84%,证明了厚膜设备的有效性.
结论:
- TTz-Pt有效地延长了刺激子扩散长度 (LD),促进了刺激子解离和电荷传输,同时抑制了重组.
- 有机金属复合物提供了一种简单而通用的方法,可以显著提高OSC性能,特别是对于厚薄膜.
- 这一战略为开发下一代高效的有机太阳能电池提供了一个有希望的途径.
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