具有丰富电子的化环连接器的二元接收器使高效和稳定的有机太阳能电池和模块成为可能
Haotian Hu1,2, Jinfeng Ge1, Pengfei Ding1,2
1Zhejiang Provincial Engineering Research Center of Energy Optoelectronic Materials and Devices, Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo, China.
研究人员使用新型二分化小分子受体 (DSMA) 开发了新的有机太阳能电池 (OSC). 这些DSMA提高了功率转换效率 (PCE) 和运行稳定性,为可扩展的可再生能源解决方案铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源技术可再生能源技术
- 有机电子 有机电子
背景情况:
- 有机太阳能电池 (OSC) 是一个有前途的可再生能源,但在实现高功率转换效率 (PCE) 以及长期运行稳定性方面仍然是一个重大挑战.
- 开发新型材料对于克服OSC性能和耐用性的现有局限性至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成有机太阳能电池的新型二分化小分子受体 (DSMA).
- 调查分子设计,专门定制的侧链对三元OSC的性能和稳定性的影响.
- 评估开发材料对潜在商业应用的可扩展性.
主要方法:
- 合成了两种新的DSMAs,GSNS-EH和GSNS-C8,其中包括富含电子的pyrrolodithiophene桥梁.
- 将优化的DSMA (GSNS-EH) 作为PM6:BTP-eC9主机系统中的第三个组件进行集成.
- 三元OSC设备的制造和表征,以评估PCE,操作稳定性和模块性能.
- 对材料属性的分析,包括结晶性,分子排序和混合物形态.
主要成果:
- 优化的GSNS-EH受体,带有分支的2乙基链,显著改善了三元OSC中的晶体性,分子排序和混合形态.
- 结合GSNS-EH的三元OSC实现了20.26%的高PCE,这是基于DSMA的三元设备的显着结果.
- 证明了特殊的操作稳定性,GSNS-EH细胞在高湿度下1430小时后保留了86.7%的初始PCE,在85°C下1460小时后保留了97.2%.
- 一个15.6平方厘米的模块实现了17.63%的PCE,展示了开发的材料和方法的卓越可扩展性.
结论:
- 该研究提出了一种有效的分子设计策略,用于创建高效和稳定的有机太阳能电池.
- 开发的DSMA,特别是GSNS-EH,由于其性能,稳定性和可扩展性,显示了推动可再生能源技术的巨大潜力.
- 这项工作为开发下一代有机太阳能电池提供了一条道路,提高了商业可行性.
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