富勒衍生物整合控制非富勒受体基有机太阳能电池的形态行为和重组损失
Apostolos Panagiotopoulos1, Kyriakos Almpanidis2, Esther Y-H Hung3,4
1Advanced Technology Institute, School of Computer Science and Electronic Engineering, University of Surrey, Guildford, UK. s.silva@surrey.ac.uk.
将富勒烯分子添加到有机太阳能电池 (OSC) 中,通过优化形态和减少能量损失,提高了它们的效率和稳定性. 这种三元混合策略提高了功率转换效率和设备寿命.
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) 中的分子间相互作用显著影响光伏性能.
- 三级混合策略提供了一种方法来控制OSC中的活性层形态.
研究的目的:
- 调查烯分子 (PC$_{61}$BM和PCBC6) 作为OSCsPM6:L8-BO宿主系统中的三元组件的影响.
- 提高非富勒烯受体 (NFA) 基OSC的性能,形态和稳定性.
主要方法:
- 二元 (PM6:L8-BO) 和三元 (PM6:L8-BO:Fullerene) 有机太阳能电池的制造和特征.
- 使用in situ紫外可见 (UV-Vis) 吸收和拉曼光谱来研究降解途径.
- 采用分子动力学 (MD) 模拟来分析烯分子对形态的调节.
主要成果:
- 结合PC$_{61}$BM和PCBC6的第三级OSC显示电力转换效率 (PCEs) 分别从17.28%提高到18.10%和18.38%.
- 富勒烯的添加改善了活性层形态,抑制了陷辅助的重组,并增强了填充因子 (FF) 和开通电路电压 (V$_{oc}$).
- 与二进制电池相比,三进制设备表现出优越的长期光和热稳定性,具有明显的降解途径.
结论:
- 富勒烯分子在基于NFA的OSC中充当有效的形态调节剂,改善组件分散和材料行为.
- 三元混合策略成功地减少了非辐射重组,导致高效,稳定和可扩展的OSC.
- 具有竞争力的PCE (高达13.70%) 大面积迷你模块制造的证明潜力.
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