Angew. Chem. :利用结构融合策略开发新型受体分子,获得高性能三元有机太阳电池
有机太阳电池(OSCs)作为新一代太阳能发电技术,近30年来,一直是基础研究的一个前沿热点领域。三元策略是一种有效提高有机太阳能电池效率的方法,有助于克服二元共混物的电子结构和形貌限制,其已成为该领域的研究热点。因此,如何甄选第三组分是构筑高效率、高稳定性有机太阳能电池的核心问题。
在三元有机太阳电池中,寻找第三组分的客体受体材料非常关键,通常其应具有以下三个选择标准:(1)客体成分与二元主体具有互补吸收。(2)引入的客体组分应与二元主体系中的材料具有良好的相容性。(3)客体组分可以精细地修改二元体系的能量带隙,从而降低能量损失。最近,科学家发现基于5-元碳环骨架IDT或IDTT衍生的A-D-A型稠环电子受体(IDT-series)是一类良好的客体受体材料,作为第三组分,往往能够进一步提高有机太阳电池的光电转化效率;另一方面,研究证实,在A-D-A型稠环电子受体中,利于硅−氧桥取代IDT或IDTT中的五元碳环(SiOTC-series)可以提高分子的能级和改善分子的堆积、结晶性以有电荷迁移率。
随后,作者将受体分子IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC引入到D18:Y6的二元太阳电池体系中,从而构建出高性能的三元OSCs, 分别获得了18.22%和18.77%的光电转换效率。研究结果显示,IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC确实与D18:Y6混合物具有互补吸收,并且其LUMO能级相对于Y6上移,这有助于提高三元器件的开路电压(VOC)。同时,IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC均与Y6具有良好的相容性,三元共混物中形成了双受体相,有利于实现更平衡的载流子迁移率,同时电荷复合受到抑制。
论文信息
Structural Fusion Yields Guest Acceptors that Enable Ternary Organic Solar Cells with 18.77% Efficiency
Fei Meng[+], Ying Qin[+], Yiting Zheng, Zhihan Zhao, Yanna Sun, Yingguo Yang*, Ke Gao* and Dongbing Zhao*
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202217173
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Angewandte Chemie International Edition
《德国应用化学》(Angewandte Chemie)创刊于1888年,是德国化学学会(GDCh)的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作为化学领域的权威期刊,《德国应用化学》涵盖了化学研究的各个领域,刊发包括新闻、综述、观点、通讯、研究论文等在内的各种内容。
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