不对称的小分子接受器可以抑制电子振动合和最小化有机太阳能电池的驱动力
Jing Guo1, Shucheng Qin2, Jinyuan Zhang2
1Province-Ministry Co-construction Collaborative Innovation Center of Hebei Photovoltaic Technology, Hebei Key Laboratory of Optic-electronic Information and Materials, College of Physics Science and Technology, Hebei University, Baoding, Hebei, China. guojing@hbu.edu.cn.
开发不对称的小分子受体 (SMA) 可以减少有机太阳能电池 (OSC) 的非辐射能量损失. 这种分子设计策略通过最大限度地减少能量损失而提高光伏的性能,而不会影响电荷收集效率.
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:
- 提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能取决于尽量减少非辐射能量损失 (ΔEnr),同时保持有效的电荷收集.
- 小分子受体 (SMA) 的分子设计对于控制分子间相互作用和能量损失途径至关重要.
研究的目的:
- 为SMAs提出和研究一个不对称的分子设计策略,以减少非辐射能量损失并提高OSC性能.
- 探索基/基混合侧链对SMA分子间相互作用,发光效率和能量损失的影响.
主要方法:
- 合成不对称的SMA (BTP-C11-TBO和BTP-BO-TBO) 具有基/基混合侧链.
- 理论计算和实验性表征分析电子振动合,非辐射能量损失 (ΔEnr) 和接口特性.
- 使用开发的SMA,制造和表征有机太阳能电池 (OSC).
主要成果:
- 与对称的对应物相比,不对称的SMA表现出压抑的电子振动合和减少的DEnr.
- BTP-BO-TBO的不对称结构促进了有利的D:A界面构造,将电荷转移状态与局部刺激状态对齐,以实现高效的刺激解离和低的ΔEnr.
- 基于PM6:BTP-BO-TBO的OSC实现了高功率转换效率 (PCE) 为19.76%,高开路电压 (VOC) 为0.913V,填充因子 (FF) 为81.17%.
结论:
- 不对称的分子设计是一种有效的策略,用于抑制高性能OSCs的SMA中非辐射衰变.
- 开发的SMA显示了实现高效的充电流动性,延长载波寿命和提高光伏性能的潜力.
- 这项工作为推进高效和稳定的有机太阳能电池的开发提供了宝贵的分子设计见解.
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