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UNIST韩国蔚山科学技术院两强(Changduk Yang与Seunglok Lee)联手,缔造有机太阳能电池PCE18.47%

顶尖团队的选择

  1. 来自韩国蔚山科学技术院UNIST的著名学者Changduk Yang与Seong-Jun Yoon领军的研究团队,在有机太阳能电池中加入一种高度晶体的固态添加剂phenoxathiin (Ph),有效优化了形态,使得电池效能大幅提升。
  2. 通过使用Ph作为添加剂,不仅可以延长从溶液态到膜态的形成时间,还能提供充足的时间进行受体聚集。
  3. 加入Ph的有机太阳能电池展现了出色的功率转换效率,高达18.47%,并具有增强的短路电流和填充因子。
  4. 本研究采用光焱科技Enlitech SS-X100R A+级太阳光模拟器、QE-R精准量子效率量测系统、REPS钙钛矿与有机光伏Voc损耗分析系统

研究背景

近年来,有机太阳能电池 (OSCs) 的研究逐渐受到重视,主要是因为它们具有低成本、重量轻、可撓曲等优势。然而,要提高其功率转换效率 (PCEs) 还有许多挑战需要克服。大多数研究都集中在固态添加剂对于活性层形态的影响,但如何从溶液态到膜态,再到热退火阶段,完整地了解固态添加剂对整个形态演化过程的影响仍然不明确。

研究成果

这项研究中,研究团队专注于一种高度晶体的固态添加剂,phenoxathiin (Ph),并探讨了其在D18-Cl:N3基础的OSCs中对形态形成和光伏性能的影响。研究发现,由于Ph与受体N3具有良好的混溶性,它不仅可以延长从溶液态到膜态的形成时间,还能为受体聚集提供充足的时间。在热退火后,Ph固态添加剂更好地对齐了N3分子,形成了有利的混合形态。因此,加入Ph的D18-Cl:N3基础的OSC展现了18.47%的功率转换效率,短路电流达到27.50 mA cm−2,填充因子为77.82%。

研究方法

研究团队首先选择了一种高度晶体的固态添加剂,phenoxathiin (Ph),以及D18-Cl:N3为基础的有机太阳能电池。通过控制添加剂的比例,研究团队观察了从溶液态到膜态的形态演化过程。接着,他们进行了热退火,以观察固态添加剂对N3分子排列和混合形态的影响。最后,他们测量了加入Ph的有机太阳能电池的光伏性能,包括功率转换效率、短路电流和填充因子。

结论

Changduk Yang与Seong-Jun Yoon所带领的研究团队成功地证明了在有机太阳能电池中加入phenoxathiin (Ph) 添加剂可以有效地优化形态,并大幅提高电池的效能。这项研究为使用固态添加剂进行细微控制的形态发展开启了新的可能性。

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