高效率 (∼18%) 有机太阳能电池,通过聚合操纵和增材工程来造500nm厚的托卢活性层

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:

• 厚膜有机太阳能电池 (OSC) 对可扩展制造至关重要.
• 目前使用高蒸汽压力溶剂的方法限制了形态控制和效率.
• 在厚膜OSC中实现高性能需要对活性层形态的精确控制.

研究的目的:

• 设计厚膜OSC的形态,以提高性能.
• 研究固体添加剂对活性层结构和电子特性的影响.
• 为了提高有机太阳能电池的厚度耐受性和功率转换效率 (PCE).

主要方法:

• 系统的溶剂和添加剂工程策略.
• 作为固体添加剂,利用了来自聚合物捐赠体 (PM6和D18-Fu) 的两个寡合物.
• 具有特征的活性层形态,分子方向和电子性质.

主要成果:

• D18-Fu衍生寡合物增强了供体 (D18-Fu) 和受体 (L8-BO-X) 之间的相互作用,抑制了电子-声声合.
• 实现了更平衡的供体-受体纤维化和增强的面对面的分子定向.
• 使用D18-Fu衍生寡合体的设备显示了改善的PCE和厚度耐受性.
• 用二烯加工的厚膜 (500 nm) OSC 获得了 ~ 18% 的认证 PCE,这是厚膜设备的记录.

结论:

• 固体添加剂工程对于控制厚膜OSC的形态是有效的.
• 由D18-Fu衍生的寡合体显著改善了设备性能和厚度耐受性.
• 不化溶剂如二烯可以用于在厚膜OSC中获得高PCE,具有优异的性能保留.