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使用低聚物受体的有机太阳能电池

科学新知:2022 Nat. Energy (IF 67.439):寡聚物策略如何提高有机太阳能电池效率和稳定性

  有机太阳能电池(organic solar cell,OSC)的转换效率已经达到19%以上。然而,高效率和长期稳定性的结合仍然是商业化的一个重大挑战。研究者们于2022年在Nature Energy(IF 67.439)发表一篇研究。此篇研究,利用Y6-类似物和2,2′ -联噻吩单元来构建一系列的寡聚物受体,以研究分子大小和堆积特性对光伏性能的影响。分子堆积特性指的是材料中分子的排列和相互作用,这会影响材料的物理和化学性质。

  透过改变分子链长度,修改了热性能、结晶行为和分子堆积,并在混合薄膜中达到微观结构和更稳定的形态。这种改变可以提高材料的性能和耐用性。结果发现:

  1. 基于寡聚物受体的二元OSC实现了15%以上的效率和推估的T80寿命超过25,000 h。
  2. 这项工作强调了寡聚物策略在调整分子堆积行为和混合形态方面的重要性,为稳定和高效的OSC发展新型非富勒烯受体。

  本研究利用寡聚物受体来改变分子链长度,从而提高了有机太阳能电池的效率和寿命。这种方法可能有助于提高有机太阳能电池的商业化潜力。

OY1-OY4和POY的合成路线。化合物1和γ-ICBr可根据已发表的文献合成。

OY1–OY4 和 POY 的器件性能

在 AM 1.5 G 照明(100 mW cm⁻²)下测量的优化 OSC 的 OY1–OY4 和 POY a、b 的器件性能、J–V 特性(a)和 EQE 光谱(b)。 c,基于不同受体的 OSC 的 PCE 值直方图,符合高斯分布(实线)。

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c,PBDB-T:OY3在N2气氛中1000小时光照过程中的PCE,条件同上。虚线对应于从 200h 到 1,000h 的线性拟合结果,部分排除了老化损失的影响。误差条和相应的中心代表标准偏差 (n = 8) 和平均稳定性。 d,来自先前研究和这项工作的 OSC 的 PCE 和光稳定性。

本文关键词: 有机太阳能电池、organic solar cell、寡聚物受体、oligomer acceptor

原文: https://doi.org/10.1038/s41560-022-01155-x

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