通过模块化聚合结构延长激子扩散长度,用于二进制有机光伏,其认证效率接近20%
Jiayou Zhang1, Fang Fang2, Bending Zhang1
1Key Laboratory of Fluorine and Silicon for Energy Materials and Chemistry of Ministry of Education, Jiangxi Normal University, 99 Ziyang Avenue, Nanchang, 330022, P.R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|July 11, 2025
概括
在柔性有机光伏 (OPV) 中优化聚合物供体分子量可提高激子扩散长度,从而提高功率转换效率 (PCE) 和机械稳定性. 这项研究为打印的OPV实现了创纪录的效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
背景情况:
- 灵活的全聚合物有机光伏 (OPV) 面临着低短路电流密度 (JSC) 和填充因子 (FF) 的挑战,限制功率转换效率 (PCE) 和机械稳定性.
- 兴奋子扩散长度 (LD) 对OPV性能至关重要,但其动态性尚不清楚,特别是关于联聚合物的聚合.
- 了解聚合物聚合是提高刺激子扩散和设备性能的关键.
研究的目的:
- 研究聚合物供体聚合结构与灵活OPV中的激子扩散动态之间的关系.
- 优化聚合物供体PM6的分子量 (MW),以控制聚合并提高设备性能.
- 在全聚合物柔性设备中实现高PCE和机械稳定性.
主要方法:
- 利用分子动力学模拟来计算链间自由能量分布 [ΔG(r) ].
- 通过控制其分子重量,战略调节聚合物供体PM6的聚合行为.
- 制造的伪平面异质连接 (PPHJ) 活性层用于灵活的OPV.
主要成果:
- 中型MW PM6表现出优化的聚合,延长激子扩散长度 (LD) 并使伪平面异构连接 (PPHJ) 形成.
- 基于PPHJ的柔性OPV实现了18.01%的PCE,改善了JSC和FF,在2000个曲周期后保持了90.4%的效率.
- 对于环保的,印刷的OPV (PM6//L8-BO) 实现了20.0% (小面积) 和15.60% (大面积模块) 的创纪录效率.
结论:
- 控制聚合物供体MW是一种有效的策略,可以调整聚合并增强灵活OPV中的激子扩散.
- 开发的PPHJ策略显著提高了全聚合物柔性设备的PCE和机械稳定性.
- 这项工作为高性能,环保印刷有机光伏打开了道路.
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