一个带有新型氧化链接器的巨型接收器调节了高效非化加工有机太阳能电池的分子结晶动力学

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:

• 低沸点素溶剂是高效有机太阳能电池 (OSC) 制造的标准,但由于挥发性,不适合大规模生产.
• 高沸点的非化溶剂提供了可扩展性,但由于薄膜形态不佳,往往导致功率转换效率 (PCE) 降低.

研究的目的:

• 探索使用高沸点,非化溶剂的烯,用于可扩展的OSC制造,无需后处理.
• 研究具有不同氧化侧链的巨客受体对PM6:BTP-eC9混合物的溶液预聚和结晶动力学的影响.
• 通过客接受器的分子工程来优化OSC性能.

主要方法:

• 烯被用作PM6:BTP-eC9混合物的加工溶剂.
• 两个巨大的客接受器,G-1O (较短的侧链) 和G-3O (较长的侧链),被合成并纳入混合物.
• 分析了这些受体对溶液聚合,相分离和薄膜形态学的影响.
• 对单个电池和大面积模块进行了设备性能评估,包括PCE.

主要成果:

• 纳入巨型客接受器有效控制了接受器聚合和减少相隔域大小.
• 与G-3O相比,G-1O接受器具有较短的氧化侧链,促进了更均的相分离.
• 一个包含G-1O的三元有机太阳能电池实现了20.02%的功率转换效率 (PCE).
• 使用这种方法制造的大面积模块 (15.6厘米2),在没有死区的情况下,其PCE高达16.97%.

结论:

• 烯是可扩展的有机太阳能电池制造的可行的溶剂,可以在没有后处理的情况下实现高PCE.
• 在巨型客接受器中氧化侧链工程对于调整结晶动力学和在非化溶剂中实现最佳形态至关重要.
• 开发的三元系统显示了高性能有机太阳能电池商业化的巨大潜力.