具有简单的Pt复合体的小型单片三片间隙聚合物捐赠器使有机太阳能电池具有低能耗和超过19.2%的效率
Dou Luo1,2, Lifu Zhang3, Lanqing Li4
1Department of Applied Biology and Chemical Technology and Research Institute for Smart Energy, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Hong Kong, 999077, P. R. China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|February 7, 2025
概括
在有机太阳能电池 (OSC) 中引入 (Pt) 复合物,通过增加三倍能量 (ET1) 来抑制能量损失. 这种分子设计可以提高有机太阳能电池的功率转换效率 (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:
- 非辐射损失是有机太阳能电池 (OSC) 的一个主要挑战,主要是因为三重状态的能量低于电荷转移 (CT) 状态.
- 这种能量差异导致了三重状态的显著能量消耗,限制了设备的性能.
研究的目的:
- 通过设计具有高三倍能量 (ET1) 的新型聚合物来抑制OSC中的非辐射损失.
- 研究将 (Pt) 复合物引入聚合物骨干对OSCs光物理性质和设备性能的影响.
主要方法:
- 通过将Pt复合体块纳入PM6聚合物骨干中来合成聚合物.
- 合成的金属化聚合物因其光物理性质的表征,包括三重能量 (ET1) 和单重三重能量差距 (∆EST).
- 使用开发的材料制造和测试有机太阳能电池设备.
主要成果:
- 金属化聚合物表现出高的ET1和一个小的单元-三元能量差距 (∆EST),促进了快速的系统间交叉 (ISC).
- 观察到刺激子寿命和扩散长度的提高,有效抑制非辐射重组.
- 优化了混合物形态,在二进制设备上实现了18.54%的冠军功率转换效率 (PCE),在三进制设备上达到创纪录的19.24%.
结论:
- 将Pt复合物引入聚合物是一种可行的策略,可以增加ET1,并减少OSC中的非辐射损失.
- 开发的金属化聚合物为实现高性能有机太阳能电池提供了一个有希望的途径.
- 这项工作展示了分子设计的可行方法,通过控制的能量传输途径提高OSC效率.
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