烯扩展自组装单层作为有机太阳能电池的孔运输层,效率为20.78
Yuanpeng Xie1, Jingfu Tian1, Xiaxia Yang1
1Engineering Research Center for Energy Conversion and Storage Technology of Guizhou, School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang, 550025, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|July 21, 2025
概括
新的碳素衍生自组装单层 (SAM) 与硫单元改善有机太阳能电池的孔输送层 (HTL). 这提高了设备的效率和可溶性,实现了超过20%的功率转换效率.
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:
- 碳醇衍生自组装单层 (SAM) 作为矿和有机光伏中的孔输送层 (HTL) 是至关重要的.
- 在碳醇中扩展π-结合会增强分子二极极矩和电荷提取,但往往导致溶解性和聚合性差.
- 开发新型SAM对于提高太阳能电池性能和稳定性至关重要.
研究的目的:
- 为有机太阳能电池设计和合成具有增强性能的新型碳醇衍生SAM.
- 调查硫替代对SAM分子包装,二极矩和电荷传输特征的影响.
- 为了实现高功率转换效率的单环有机太阳能电池使用开发的SAMS.
主要方法:
- 合成了两个由碳醇衍生的SAM,即 (2-(3,6-di(thiophen-3-yl) -9H-碳醇-9-yl) 乙烯) 酸盐 (2PAThCz) 和二乙烯 (4-(3,6-di(thiophen-3-yl) -9H-碳醇-9-yl) 乙烯) 酸盐 (4PAThCz),通过替换硫单元.
- 分析了SAM的分子包装行为,π-π堆叠和双极时刻.
- 评估了SAM的可溶性,自我聚合和分子秩序.
- 制造并测试了采用新型SAM作为HTL的单环有机太阳能电池.
主要成果:
- 提奥芬单元的引入改变了SAM分子包装,促进了紧的π-π堆叠和增加双极时刻,从而增强了孔运输.
- 4PAThCz SAM表现出极好的溶解性,抑制了自我聚合,并且由于更长的间隔长度,显示出加强了分子秩序.
- 使用这些SAM制造的单环有机太阳能电池实现了令人印象深刻的功率转换效率20.78% (认证为20.45%).
结论:
- 碳醇衍生的SAMS中提奥芬替代是一种有效的策略,可以改善分子包装和增强有机太阳能电池的孔运输.
- 开发的SAM,特别是4PAThCz,提供了更好的溶解度和分子秩序,从而提高了设备的性能.
- 这些发现证明了合理设计的碳醇 - 烯混合材料对于高效和稳定的有机光伏设备的潜力.
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