结合式侧链优化巨型接收器与低成本聚合物捐赠器的兼容性,以克服聚合物太阳能电池中的成本效率-稳定性三难题
Qi Chen1, Qingyuan Wang1, Shixin Meng1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China.
研究人员为聚合物太阳能电池 (PSC) 开发了具有成本效益的寡合体受体. 这一创新提高了设备的效率和稳定性,大大降低了可持续太阳能能源的能源成本.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源技术可再生能源技术
- 有机电子 有机电子
背景情况:
- 聚合物太阳能电池 (PSC) 使用小分子受体 (SMA) 和聚合物捐赠物的混合物.
- 公共服务中心的运行稳定性受到SMA的热力学放松的限制,需要采用寡头方法.
- 高效率的设备往往受到昂贵的合成的寡合性SMAs和昂贵的聚合物捐赠者的阻碍,影响可持续性.
研究的目的:
- 通过开发具有低成本聚合物捐赠者的热力学兼容巨型受体来解决PSC的成本和效率障碍.
- 为优化兼容性和性能设计具有量身定制的热力学特性的寡合体受体.
- 为先进的PSC材料建立一个具有成本效益和可持续的合成路线.
主要方法:
- 战略性地使用联侧链来调节和二元化受体,调整它们的热力学特性.
- 开发了一种合成路径,可以避免有毒试剂,化溶剂和恶劣的条件.
- 研究了二元化受体 (DYBT) 中的n型与p型链接器对材料特性和设备性能的影响.
主要成果:
- 在巨型受体和低成本聚合物供体PTQ10之间实现了热力学兼容性.
- 配有n型链接器的二聚体 (DYBT) 显示了增强的晶体性,吸收和分子内超交换合.
- 使用PTQ10:DYBT混合物,获得了19.53%的设备效率.
- PTQ10:DYBT设备的每千瓦潜在成本为0.10kW^{-1}$,远低于其他系统的典型的>10kW^{-1}$.
结论:
- 开发的具有成本效益的寡合体受体有效地与低成本的聚合物供体配对,降低光活性层的总体材料成本.
- 这些发现为通过先进的PSC材料设计可持续和持久的能源解决方案提供了宝贵的见解.
- 工程DYBT接受器为高效率,低成本和稳定的PSC提供了一个有前途的途径.
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