光焱科技 胜焱电子科技 Enlitech
Previous slide
Next slide
Tell us more, we’ll
Enlighten Your Ideas!

《Adv. Funct. Mater.》青岛能源所包西昌&李永海团队-基于非融合环电子受体的有机太阳能电池效率突破

重点摘要

  1. 由于合成成本相对较低,非融合环电子受体材料已受到广泛关注。但是,要实现高效率,通常需要对主动层进行预处理或后处理,增加了制造的复杂性和成本。
  2. 作者采用苯基烷基侧基(CnPh)设计并合成了一系列新的非融合环电子受体材料 BOR-CnPh(n = 3,4,6)。这些材料本质上具有良好的分子聚集性,可以避免在制备有机太阳能电池时的额外处理。
  3. CnPh 侧基的改性烷基空间不仅调控了受体材料的聚集方式,还调节了供体和受体之间的相互作用构象。
  4. PBDB-T:BOR-C4Ph 混合物形成了固有的纤维网络构象,其面向有序度较高,器件效率达到 13.12%,这是基于非融合环受体的有机太阳能电池中高效率。

分子设计调控受体材料聚集 提高效率

长期以来,由于相对较低的合成成本,非融合环电子受体材料受到广泛关注。但是,要实现这类材料的高效率,通常需要在制备太阳能电池时对主动层进行预处理或后处理,增加了工艺的复杂性和成本。近年来,大多数基于非融合环受体的有机太阳能电池,其效率仍然低于12%。

分子设计实现固有良好聚集

面对这一难题,研究团队设计并合成了一系列新的非融合环电子受体材料BOR-CnPh (n = 3,4,6)。通过采用苯基烷基侧基,这些材料可以固有地实现良好的分子聚集,从而避免在制备太阳能电池时需要额外处理。

通过调节烷基链的长度,不仅可以控制受体材料的聚集方式,还可以调节供体和受体分子之间的相互作用构象。也就是说,所设计的侧基可以同时优化载流子的生成与传输性能。

效率显著提高

研究团队选择了BOR-C4Ph作为优良的受体材料,与常用的供体聚合物PBDB-T 构建了太阳能电池器件。该器件形成了固有的纤维网络构象,面向有序度较高,实现了13.12%的效率。这一数据刷新了基于非融合环电子受体的有机太阳能电池的记录。

研究意义

该研究工作提供了一种通过分子设计显著提高有机太阳能电池效率的可行策略。通过对受体材料侧基的设计与优化,不仅可以调控分子的聚集与相互作用,还可以直接获得理想的主动层结构,从而简化器件制作工艺,降低成本。相信该策略将为构建高性能、高稳定性的有机太阳能电池提供有力支持。

图S10. (a) 仅空穴二极管的J-V曲线和(b)仅电子二极管的J-V曲线。

图S12. (a) PBDB-T:BOR-C3Ph 从CB溶液中自组装的混合薄膜的2D GIWAXS图样和(b)对应的线状剖面图。

原文连结

Loading

发表回复