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2022 Energy Environ. Sci.:剪切脉冲策略用于绿色溶剂制备高性能可扩展 OSC 之表现

标题-大面积绿色印刷的剪切脉冲方法

第一作者:李豪杰/陈义旺老师课题组

本文亮点

  • 本文利用剪切冲量策略对无卤化溶剂处理的活性层膜的形貌进行微调,探索了具有普遍适用性的印刷OSCs均质化的临界条件。
  • 通过计算剪切冲量的大小来解释活性层薄膜形态的变化,建立了剪切脉冲大小、形貌与光电性质之间的关系。
  • 通过对剪切脉冲的定性分析,确定了制备大面积均匀化薄膜的临界条件。
  • 25cm2的光电模组效率达到29%。

研究动机

  近年来,绿色溶剂处理有机太阳能电池(OSCs)在印刷大面积光伏器件方面显示出显著的优势。然而,绿色溶剂的高沸点和低溶解度导致形态探索和调控困难,最终不利于大面积OSCs的升级。在本研究中,采用剪切脉冲策略制备了具有绿色溶剂的高性能可扩展OSCs。在o-XY处理的PM6:Y6膜中,通过提高半月板导向涂层(MGC)的速度来改善成膜过程中的剪切脉冲,从而实现适当的相分离

本文所用仪器

  • 光焱科技的太阳光模拟器。
  • 光焱科技的QE-R量子效率测量系统(型号QE-R3011)。

研究成果说明

  随着刮涂速度(剪切冲量)的增加,其光电转换效率(PCE)和外量子效率(EQE)有明显的改善,对薄膜的均匀性有明显的改善。此外通过此策略制备的大面积有机太阳电池模组PCE达到11.29%。

不同MGC下有机太阳能电池PM6Y6体系的J-V特性 速度
PM6BTP-eC9柔性模块的J-V特性通过卷对卷方法制造

通讯作者简介

  陈义旺,男,汉,1970年2月生,江西九江人,中共党员。博士,教授,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者(2014),入选国家“特支计划”科技创新领军人才(2016),国家百千万人才工程(2017),国家中青年科技创新领军人才(2014),教育部新世纪优秀人才计划(2006),江西省突出贡献人才(2013),江西省赣鄱英才555工程(2011),德国洪堡奖学金获得者(1999),享受国务院特殊津贴(2007)。主持和完成国家自然科学基金重点项目/杰出青年基金项目/中德国际合作项目/面上项目11项、科技部重点基础研究发展计划973前期研究专项等项目。以第一作者或通讯作者在Nat. Commun.; J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.等国际期刊发表学术论文400多篇;获授权发明专利40项;撰写专著2部,教材2部。担任中国化学会理事,中国化学会高分子学科委员会委员,江西省化学化工学会理事长。

#代表作

  • Xiaotian Hu*, Rui Guo*, Yiwang Chen*, et al, Wearable Tin-based Perovskite Solar Cells Achieved by a Crystallographic Size-Effect, Angew. Chem. Int. Ed. 60 (26), 14693-14700 (2021).
  • Ting Hu*, Yiwang Chen* et al, Spontaneous Formation of Upper Gradient Two-Dimensional Structure for Efficient and Stable Quasi-2D Perovskites. Adv. Mater. 33 (34), 2101823 (2021).
  • Xiaotian Hu*, Wei Ma*, Yiwang Chen*, et al, A General Approach for Lab-to-Manufacturing Translation on Flexible Organic Solar Cells, Adv. Mater. 31 (41), 1903649 (1-10) (2019). Inside Back Cover

 

本文关键词:剪切脉冲策略、shear impulse strategy、绿色溶剂、green solvent、有机太阳能电池、organic solar cell、太阳光模拟器、Solar Simulator、Sun Simulator、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1039/D2EE00639A

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