通过微调分子结晶和薄膜形成动力学,为高效的有机太阳能电池提供低成本的化环电子受体
Wenkui Wei1, Xiyue Yuan1, Xia Zhou2
1Institute of Polymer Optoelectronic Materials and Devices, Guangdong Basic Research Center of Excellence for Energy & Information Polymer Materials, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|October 3, 2025
概括
研究人员开发了低成本的有机太阳能电池 (OSC),使用了新的A-DA'D-A五环复合环电子受体. 这些材料实现了创纪录的18.04%的功率转换效率 (PCE) 和0.363的功率值 (FOM),为商业化铺平了道路.
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:
- 有机太阳能电池 (OSC) 需要高功率转换效率 (PCE) 使用低成本材料,以实现商业可行性.
- 目前在OSC中的低成本电子接受器表现出有限的PCE,阻碍了广泛采用.
研究的目的:
- 开发低成本的电子接受器,提高有机太阳能电池的性能.
- 研究分子结构和薄膜形成对OSC性能的影响.
主要方法:
- 合成具有不同侧链长度的A-DA'D-A型五环化环电子受体.
- 使用单晶X射线衍射分析分子包装的特征.
- 在现场光学光谱学研究薄膜形成动力学.
- 有机太阳能电池设备的制造和测试.
主要成果:
- 获得了创纪录的PCE18.04%和OSC的功绩数字 (FOM) 0.363.
- 证明长,灵活的侧链阻碍不利的二元形成,并促进3D网络包装以实现高效的电荷传输.
- 表明侧链延长优化膜形成动力学,从而改善混合和双连续网络.
结论:
- 低成本,结构简单的化环电子接受器对高性能OSC有希望.
- 分子设计,特别是侧链工程,对于优化结晶和膜形态至关重要.
- 这项工作显著提高了有机太阳能电池商业化潜力.
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