鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:563次 | 2021年12月20日
通過微調(diào)活性層薄膜的微觀結(jié)構(gòu) 可以新增有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率
有機(jī)太陽能電池(OSCs)的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)被證明可以通過活性層薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)微調(diào)而得到改善。由于具有重量輕、機(jī)械靈活性和卷對卷加工性等吸引人的優(yōu)點(diǎn),OSCs已引起越來越多的關(guān)注。作為柔性電子系統(tǒng)的一種有前途的電源,它們具有相對較高的PCE,但仍需加以改進(jìn)。
小分子供體客體在開發(fā)基于三元策略的OSCs中發(fā)揮了積極作用,這是一種優(yōu)化光伏性能的有效方法。
在發(fā)表在《焦耳》上的一項(xiàng)研究中,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛自儀教授領(lǐng)導(dǎo)的小組設(shè)計(jì)并合成了兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的小分子供體G17和G19,它們在分子堆疊順序上有所不同。G17表現(xiàn)出無定形取向,而G19則具有極其有序的邊沿取向。
研究人員采用三元策略,將第三種成分G17和G19分別引入D18-Cl:Y6二元系統(tǒng),以微調(diào)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和光吸收。
基于G19(相對有序的小分子供體G19)開發(fā)的非富勒烯剛性有機(jī)太陽能電池(OSCs)達(dá)到了18.5%的卓越的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE),這甚至屬于迄今為止報道的剛性O(shè)SCs的最佳性能。相應(yīng)地,基于G17的剛性O(shè)SCs只顯示了17.13%的相對較低的PCE。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
基于D18-Cl:G19:Y6的剛性O(shè)SCs的優(yōu)異光伏性能可歸因于供體客體的高度有序的分子堆積,這增強(qiáng)了相分離和載流子傳輸。
此外,研究人員為柔性O(shè)SCs獲得了15.9%的穩(wěn)定PCE,這是報告的柔性最先進(jìn)OSCs的最高PCE。最重要的是,三元柔性O(shè)SCs表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性,因?yàn)樗鼈冊?000次彎曲循環(huán)后可以保持約93%的原始PCE。
這項(xiàng)研究在剛性和柔性O(shè)SCs方面都取得了突破性進(jìn)展,并闡明了在構(gòu)建高效的三元系統(tǒng)時加入高度有序的分子供體。