侧链控制的Y受体中的刺激结合能向同型结合有机太阳能电池转移,效率为5.07%
Haiyun Fan1, Chengyi Xiao1, Haisheng Fang1
1Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering & State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, P. R. China.
研究人员通过在Y受体上设计侧链来提高有机太阳能电池的效率. 这种修改降低了刺激子的结合能量,从而在同质结合有机太阳能电池中达到5.07%的创纪录功率转换效率.
科学领域:
- 有机电子学有机电子学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
- 材料科学是一种材料科学.
背景情况:
- 高刺激子结合能 (Eb) 限制了同质结合有机太阳能电池 (HJ-OSC) 的性能.
- 非富勒伦受体 (例如,Y受体) 的 Eb 值较低,但其分离和电荷传输效率低,效率在 4% 左右.
研究的目的:
- 通过侧链工程来降低激子结合能量,提高HJ-OSC功率转换效率 (PCE).
- 研究侧链结构对Y-接受器中的分子包装,极化和介电电容性的影响.
主要方法:
- 系统地修改Y-受体基侧链,产生三个衍生物:Y6-EE,Y6-EH (原始Y6) 和Y6-BO.
- 使用这些Y-受体衍生物的HJ-OSCs的制造和表征.
- 分析分子包装,极化和介电电容性受侧链结构的影响.
主要成果:
- 具有紧的2-乙烯基乙烯侧链的Y6-EE衍生物显示出更密集的分子包装,增强的极化和增加的介电电容.
- 在Y6-EE中,这些效应导致EB降低,电荷生成动力学加速.
- 基于Y6-EE的HJ-OSC实现了5.07%的创纪录的PCE和10.62mA/cm2的短路电流密度 (JSC),明显超过了基于Y6-EH和Y6-BO的设备.
结论:
- 侧链拓学极大地影响HJ-OSC中的激子结合能量和电荷生成效率.
- 聚焦侧链工程的分子设计策略可以解锁有机太阳能电池的更高性能.
- 取得的5.07%的PCE记录表明了基于Y受体的HJ-OSCs的潜力.
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