非富勒烯受体与碳氧桥接融合的非环形供体单元使高效的有机太阳能电池成为可能
Jiamo Zhou1, Xinying Ruan1, Yufan Zhu1
1State Key Laboratory of Powder Metallurgy, College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, P. R. China. hedancsu@csu.edu.cn.
新的非富勒烯受体 (NFAs) 与化环献体单元增强有机太阳能电池 (OSC) 的功率转换效率 (PCE). 通过优化形态和电荷传输,iTTPIC-Ar NFA提高了设备性能,达到12.80%的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:
- 有机太阳能电池 (OSC) 依赖于活性层材料特性来实现功率转换效率 (PCE).
- 非富勒烯受容体 (NFAs) 在OSC中推动了显著的PCE改善.
- 设计新的捐赠单位对于高性能NFA至关重要.
研究的目的:
- 通过使用碳氧桥接合的非循环供体单元合成和评估两种新型NFAs (TTPIC-Ar和iTTPIC-Ar).
- 研究这些NFAs对有机太阳能电池的形态和性能的影响.
- 为了证明化环供体单元设计在高性能NFA开发中的有效性.
主要方法:
- 合成了两个新的非富勒烯受体 (NFAs):TTPIC-Ar和iTTPIC-Ar.
- 使用PM6:TTPIC-Ar和PM6:iTTPIC-Ar活性层制造和表征有机太阳能电池 (OSC).
- 混合膜形态的分析,包括相分离和纳米纤维结构.
- 设备性能测试用于评估短路电流密度,填充因子和功率转换效率 (PCE).
主要成果:
- 与PM6:TTPIC-Ar.相比,PM6:iTTPIC-Ar混合膜表现出改善的形态,具有更清晰的相分离和更细的纳米纤维结构.
- 在PM6:iTTPIC-Ar器件中优化了形态,导致刺激子扩散距离减少,陷密度降低,并增强了电荷载体的移动性.
- 这些改进导致了更高的刺激子解离概率,抑制电荷载体重组,以及更高的设备性能,包括更高的短路电流密度和填充因子.
- 与基于PM6:iTTPIC-Ar的设备相比,基于PM6:iTTPIC-Ar的OSC实现了12.80%的更高的PCE.
结论:
- 设计化环献体单元是开发高性能非富勒烯受体 (NFAs) 的有效策略.
- iTTPIC-Ar NFA证明了有机太阳能电池 (OSC) 的功率转换效率 (PCE) 提高的巨大潜力.
- 这项研究有助于提高高效和稳定的有机光伏材料的进步.
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