小分子受体的高顺序多态性提供高效和稳定的二进制有机太阳能电池
Haijun Bin1, Panpan Zhang2, Ni Gao2
1Soochow University, Renai Road 199, Suzhou, CHINA.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|February 27, 2025
概括
研究人员开发了一种使用挥发性添加剂控制有机太阳能电池形态的新方法,从而产生高度排序的小分子接受器和提高设备效率.
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:
- 有机太阳能电池 (OSC) 通过狭窄带隙小分子接受器 (SMA) 实现高效率 (>20%).
- 精确控制活性层形态 (晶度,相分布) 对于优化OSC性能至关重要.
- 由于聚合,控制SMA形态具有挑战性,目前的方法产生无序的多态形态,缺乏可扩展性.
研究的目的:
- 开发一种新的,可扩展的方法来诱导SMA的高度有序多态.
- 调查SMA多态化对活性层形态和光伏性能的影响.
- 通过控制分子排序来提高有机太阳能电池的效率.
主要方法:
- 在轻度化 (60°C) 过程中使用4-化作为挥发性固体添加剂.
- 诱导BTP-eC9小分子受体的高度有序多态的形成.
- 描述诱导多态的光学特性和晶体结构.
- 基于PM6:BTP-eC9混合物的有机太阳能电池的制造和测试.
主要成果:
- 首次展示了一种具有理想晶体状光学特性 (增强的异性质,折射率,灭绝系数) 的高度排序的BTP-eC9多态体.
- 形成一个有组织的PM6供体安排和一个最佳的双连续网络形态.
- 实现了PM6:BTP-eC9OSC的功率转换效率为19.53%,通过反射层增加到20.32%.
结论:
- 建立了一个可扩展和有效的战略,使用挥发性固体添加剂来控制SMA多态性和提高OSC性能.
- 这项研究强调了多态性在优化有机太阳能电池中的光伏性能方面的关键作用.
- 这种方法为进一步提高OSC效率提供了一条途径,通过精确控制分子排序.
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