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PCE最高19.23%,新三元OSCs問世!
來(lái)源: 時(shí)間:2023-08-14 17:25:37 瀏覽:2046次

第一作者:凡群平、馬睿杰、Jie Yang

通訊作者:凡群平教授、馬偉教授、李剛教授、馬睿杰、Rui Zhang

通訊單位:西安交通大學(xué)、香港理工大學(xué)、林雪平大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202308307.


01


研究背景

有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)在發(fā)電機(jī)和柔性電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,以及潛在的大面積和快速打印加工能力而受到廣泛關(guān)注。最近,隨著系列小分子受體(Y-SMAs)的快速發(fā)展,OSCs達(dá)到了最先進(jìn)的19%以上的功率轉(zhuǎn)換效率(PCEs)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)高開路電壓(VOC)又實(shí)現(xiàn)短路電流密度(JSC)來(lái)提高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)是有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)的主要挑戰(zhàn),在其中通常會(huì)發(fā)生高能量損失(Eloss)和低效率的電荷轉(zhuǎn)移。西安交通大學(xué)凡群平教授和馬偉教授、香港理工大學(xué)李剛教授和馬睿杰博士、瑞典林雪平大學(xué)Rui Zhang等人報(bào)道了三種新的單不對(duì)稱軸YC11和雙不對(duì)稱雙軸YC9和雙軸YC12的Y系列受體。將雙軸YC12作為客體受體引入二元PM6: L8-BO主體系統(tǒng)來(lái)制備三元OSCs。由于三元OSCs在300-950 nm之間的互補(bǔ)吸收,最終器件獲得了最小的Eloss,以及更有效的電荷轉(zhuǎn)移性能,三元OSCs實(shí)現(xiàn)了19.23%的最佳PCE,是無(wú)退火OSCs中最高PCE值之一。


02


文章要點(diǎn)

1、本文研究了三種新的單不對(duì)稱軸YC11和雙不對(duì)稱雙軸YC9和雙軸YC12的Y系列受體。它們具有相同的不對(duì)稱D1AD2(D1=噻吩[3, 2-b]噻吩和D2=硒噻吩[3, 2-b]噻吩)融合核,但在D1側(cè)具有不同的單向側(cè)鏈,允許微調(diào)分子性質(zhì),如分子間相互作用、堆積模式和結(jié)晶度。

2、在二元共混物中,PM6:雙軸YC12比PM6:軸YC9和PM6: 雙軸YC11具有更好的形態(tài)、相分離和填充模式。因此,基于PM6: 雙軸YC12的OSCs在高VOCJSC的情況下降低了Eloss和有效的電荷轉(zhuǎn)移性能,提供了更高的PCE為17.16%。

3、作者將雙軸YC12作為客體引入PM6: L8-BO宿主中,制備三元OSCs。由于在300-950nm之間的互補(bǔ)吸收,進(jìn)一步降低了Eloss,提高了電荷轉(zhuǎn)移性能,三元OSCs獲得了19.23%的PCE,這是這些無(wú)退火OSCs中最高的值之一。


03


圖文展示

 

圖1.不對(duì)稱Y-SMAs的合成路線、分子結(jié)構(gòu)和表征

 

圖2.三個(gè)非對(duì)稱Y-SMAs的理論計(jì)算

 圖3.活性層材料的分子結(jié)構(gòu)與性能

 

圖4.形貌表征

 

圖5. OSCs的性能

圖6.用ΔT/T表示的fs-TAS光譜

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文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語(yǔ)言的工具。人類往往先有口頭的語(yǔ)言后產(chǎn)生書面文字,很多小語(yǔ)種,有語(yǔ)言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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