基于库马林的挥发性和非挥发性固体添加剂使有机太阳能电池具有20.32%的效率
Long Jiang1, Luting Tang1,2, Ting Mei2
1State Key Laboratory of Oil and Gas Equipment, CNPC Tubular Goods Research Institute, Xi'an, Shaanxi, 710077, China.
非挥发性固体添加剂通过优化形态和电荷传输来提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. 一种新的非挥发性添加剂 (C6) 在OSC中实现了创纪录的20.32%的效率,超过了挥发性添加剂.
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:
- 固体添加剂对于提高有机太阳能电池 (OSC) 性能至关重要.
- 非挥发性固体 (非VS) 添加剂提供了方便的后处理,但在形态优化方面往往表现不佳于挥发性固体 (VS) 添加剂.
- 有关VS和非VS添加剂在OSC中的工作机制,缺乏系统的比较.
研究的目的:
- 设计和合成由库马林衍生的挥发性 (C5) 和非挥发性 (C6) 添加剂.
- 评估C5和C6对OSC设备性能和形态学的影响.
- 阐明OSC中非VS和VS添加剂的不同工作机制.
主要方法:
- 氨酸衍生添加剂C5 (挥发性) 和C6 (非挥发性) 的合成.
- 有机太阳能电池 (OSC) 的制造和表征,有或没有添加剂.
- 分析设备形态,电荷转移,能量损失和激子利用情况.
主要成果:
- 与没有添加剂的设备相比,C5和C6添加剂都优化了OSC形态,改善了电荷传输,并减少了能量损失.
- 非挥发性添加剂C6促进了额外的电荷传输路径,并通过Förster-Resonance Energy Transfer (FRET) 增强了激子利用.
- 用C6处理的OSC实现了创纪录的功率转换效率 (PCE) 20.32%,超过了无添加剂 (18.85%) 和C5处理 (19.55%) 的设备.
结论:
- 非挥发性固体添加剂,以C6为例,可以通过改进形态和充电传输机制有效地提高OSC性能.
- 作为小分子非VS添加剂,C6表现出卓越的性能,为OSC效率设定了新的基准.
- 这项研究提供了关于VS和非VS添加剂在提高OSC光伏性能方面的差异机制的关键见解.
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