超出其部分的总和:基链工程解锁了无多剂的基于二烯的天线分子,用于高效的矿太阳能电池

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太阳能光伏发电是如何实现的
• 有机化学 有机化学

背景情况:

• 推进矿太阳能电池 (PSC) 需要高性能,无添加剂的孔输送材料 (HTM) 来提高效率和稳定性.
• 目前的HTM通常依赖于剂,这可能会损害设备的长期性能和稳定性.

研究的目的:

• 为了合成和评估用于无兴奋剂PSC应用的新型烯基HTM.
• 调查结构属性关系,包括基链长度和天线效应对HTM性能的影响.
• 为高性能有机小分子HTMs建立分子设计策略.

主要方法:

• 通过烯-三烯胺单元的共价链接合成三种基于烯的HTM (PyTPA-9C,PyTPA-10C,PyTPA-13C).
• 光物理特征,以评估天线效应及其与分子结构的相关性.
• 使用合成的HTMs制造和测试n-i-p结构的PSC.
• 在加速老化条件下 (热度和湿度) 进行长期稳定性测试.

主要成果:

• 合成的以烯为基础的HTMs表现出明显的天线效应,由三烯胺部分增强.
• 在基间隔器中观察到奇偶效应,影响分子构造和电子结构.
• 具有十链的PyTPA-10C在n-i-p PSC中实现了25.47%的冠军功率转换效率 (PCE),这是无剂有机小分子HTM中最高的.
• PyTPA-10C表现出优异的孔提取,抑制的电荷重组,以及被动化的界面缺陷.
• 设备在65°C和50%-60%的相对湿度下经过1000个小时的老化后,保留了90%以上的初始PCE.

结论:

• 开发的以烯为基础的HTM,特别是PyTPA-10C,为PSC中的传统HTM提供了一个有前途的替代方案.
• 该研究强调了将天线效应与精确的基链工程相结合的有效性,用于设计高性能有机HTM.
• 这些发现有助于开发稳定高效的无兴奋剂PSC.