多重不对称的分子工程使区域常规的替代受体具有高效率和超低的能量损失在二进制有机太阳能电池
Can Yang1, Yuan Gao2, Heng Zhang1
1Key Laboratory of Cluster Science of Ministry of Education, Beijing Key Laboratory of Photoelectronic/Electrophotonic Conversion Materials, School of Chemistry and Chemical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, China.
研究人员为有机太阳能电池 (OSC) 开发了新型不对称的小分子接受器 (SMA). 三重不对称的TASe-2F2Cl实现了创纪录的19.32%的功率转换效率,能量损耗最小.
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:
- 小分子受体 (SMA) 对于高效的有机太阳能电池 (OSC) 是至关重要的.
- 在SMA中实现多种不对称策略,并了解它们对能量损失的影响仍然具有挑战性.
- 以前的研究很少研究多种不对称策略对减少SMA能量损失的影响.
研究的目的:
- 通过对末端组操纵 (F) 和 (Cl) 来构建和研究区域常规的多重不对称的SMA.
- 探索分子不对称性,膜形态,电荷传输和光伏性能之间的关系.
- 为了实现高功率转换效率 (PCEs) 和最大限度地减少二进制OSCs的非辐射重组能量损失 (ΔE3).
主要方法:
- 四个区域常规多重不对称的SMAs的合成:DASe-4F,DASe-4Cl,TASe-2Cl2F和TASe-2F2Cl.
- 分子结构的表征,晶体堆叠,薄膜形态和电荷传输特性.
- 基于PM1:SMA的二元有机太阳能电池 (OSC) 的制造和性能测试.
主要成果:
- 三重不对称的TASe-2F2Cl表现出独特的,紧的3D网络晶体结构,优越的晶体性和电子流动性.
- 基于PM1:TASe-2F2Cl的OSC实现了冠军PCE的19.32%,超过了研究中的其他SMA.
- 高PCE归因于优化的混合物形态,有序的分子间堆叠和优异的电荷传输,对于二进制OSC中的含SMA,创纪录的低ΔE3为0.179 eV.
结论:
- 通过精确调制化/化末组的创新多重不对称分子工程对于开发高性能SMA是有效的.
- 这一策略同时实现了高效的替代SMA和二进制OSC中最小的非辐射能量损失.
- 该研究为二元OSC应用中含有的SMA设定了一个新的基准.
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