基于A-D-A型小分子受体子单元的巨型分子受体,用于中频段间隙有机太阳能电池
Kaige Yin1,2, Yuechen Li1,2, Yufei Gong1,2
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
ACS applied materials & interfaces
|December 31, 2025
概括
研究人员为有机太阳能电池 (OSC) 开发了新的中带隙巨分子接受器 (GMA). DF-4IC GMA提高了设备性能,实现了12.44%的功率转换效率 (PCE),并使三元OSC实现了19.71%的PCE.
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:
- 中等带隙有机太阳能电池 (OSC) 对于室内应用和三元器件至关重要.
- 巨型分子接受器 (GMA) 提供了高性能OSC的潜力.
- 现有的GMA通常基于A-DA'D-A小分子受体 (SMA) 子单元.
研究的目的:
- 设计和合成使用AD-A型SMA子单元的新型中频段间隙GMA.
- 调查这些新GMA的结构-财产关系.
- 通过分子设计和三元混合来提高OSC的性能.
主要方法:
- 合成了两个新的GMA:DF-4TC和DF-4IC,基于A-D-A SMA子单位.
- 使用这些GMA的有机太阳能电池的制造和表征.
- 通过将DF-4IC作为二次接受器结合起来,优化三元OSC.
主要成果:
- DF-4TC 实现了 1.037 V 的高开放电路电压 (Voc),但由于聚合较弱而受到影响.
- DF-4IC表现出加强的分子聚合,从而改善了刺激子解离,电荷传输和减少了重组.
- 基于PM6:DF-4IC的OSC达到12.44%的功率转换效率 (PCE).
- 三级OSCs (PM6:BTP-eC9:DF-4IC) 实现了明显更高的PCE,达到19.71%.
结论:
- 这项研究成功地探索了从AD-A SMA构建块中衍生出的中频段间隔GMA.
- 由于增强的分子聚合,DF-4IC证明了高性能OSC的潜力.
- 这项工作为先进的有机太阳能电池应用设计高效的GMA开辟了新的途径.
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