高效率的Y6同连接有机太阳能电池由二次孔运输层启用
Shaun McAnally1, Eucalyptus Brooks1, Oliver Lindsay1
1Centre for Organic Photonics & Electronics, School of Chemistry and Molecular Biosciences, The University of Queensland, Brisbane, QLD, 4072, Australia.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|January 31, 2025
概括
研究人员开发了高效的有机太阳能电池,使用Y6小分子和一种新的孔输送层. 这一突破为解决方案处理的设备实现了创纪录的功率转换效率,在增加厚度时显示出最小的性能损失.
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:
- 有机光伏 (OPV) 为低成本,灵活的太阳能提供了潜力.
- 基于小分子的OPV因其定义的结构和高性能潜力而具有吸引力.
- 在解决方案处理的OPV中实现高功率转换效率 (PCE) 仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 为了提高Y6小分子同结有机光伏 (OPV) 设备的性能.
- 为了研究聚[9,9-di-n-octylfluorene-alt-N-(4-sec-butylphenyl) diphenylamine] (TFB) 作为二次孔运输层的作用.
- 了解TFB对基于Y6的OPV充电生成和传输的影响.
主要方法:
- 制造Y6同连接太阳能电池,采用TFB作为PEDOT:PSS.旁边的二次孔输送层.
- 设备性能特征,包括功率转换效率 (PCE) 测量.
- 对Y6活性层的厚度依赖性研究.
- 时间分辨光发光 (TRPL) 和短暂吸收光谱 (TAS) 探测电荷动态和界面效应.
主要成果:
- 达到2.57%的最大PCE,代表了解决方案处理的小分子同质连接OPV报告的最高值.
- 设备表现出较低的厚度依赖性,由于活性层厚度从80nm增加到300nm,PCE仅下降了~17%.
- 据TRPL证实,TFB并没有直接为充电产生做出贡献.
- TAS发现,TFB增强了长期存在的Y6分子间电荷转移状态的形成.
结论:
- TFB层有效地起到电子阻断器和孔提取器的作用,显著提高了OPV的性能.
- 精心选择电子输送层 (ETL) 对于保持同质连接的完整性和防止意外的电荷产生至关重要.
- 这项工作表明了开发高效,溶液加工小分子同结OPV的有希望的战略.


