为了进一步提拔全小分子无机太阳电池的光伏机

2018-12-25 12:35 北京pk10赛车

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  无机太阳电池由p-型无机半导体(p-OS)给体和n-型无机半导体(n-OS)受体共混活性层夹在通明导电电极和金属电极之间所构成,具有布局简单、分量轻、成本低以及可采用溶液加工方式制备成柔性和半通明器件等长处,成为了近年来新能源研究范畴的研究热点。此中p-OS给体光伏材料包罗共轭聚合物和无机小分子两类材料。与聚合物比拟,小分子材料具有确定的分子布局、无合成批次不同、易提纯等长处,因而无机小分子给体光伏材料也惹起了人们的普遍关心。全小分子非富勒烯无机太阳能电池利用p-OS小分子给体和n-OS小分子受体,同时具有小分子给体材料和非富勒烯小分子受体材料的长处,比来成为无机太阳能电池范畴的一个主要研究标的目的。

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  p-OS小分子给体材料多采用A-π-D-π-A型(此中D代表给体布局单位、A代表受体布局单位)线性分子布局。他们起首在其开辟的用于非富勒烯聚合物太阳电池的J-系列高效聚合物给体光伏材料的根本上,将J-系列聚合物小分子化,合成了基于苯并二噻吩(BDT)为给体单位、氟代替三氮唑(FBTA)为受体单位、乙腈酯基为结尾受体单位的p-OS小分子H11和H12(分子布局见图1)。以H11为给体、n-OS小分子IDIC为受体的全小分子无机太阳电池开路电压(Voc)达到0.977V,能量转换效率(下面简称效率)达到9.73%(J.Am.Chem.Soc.2017,139,5085-5094.)。

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  在基于噻吩代替BDT的二维共轭聚合物中,硅烷基侧链能够无效地降低聚合物的HOMO能级,加强接收和提高空穴迁徙率。为了进一步提拔全小分子无机太阳电池的光伏机能,他们比来又将硅烷基噻吩为侧链的二维BDT单位引入到p-OS小分子给体材猜中,合成了两个新的p-OS小分子给体光伏材料H21和H22(分子布局见图1),并研究了分歧结尾受体单位对材料物理化学性质及其光伏机能的影响。基于H22:IDIC的全小分子无机太阳电池的光电转换效率进一步提拔到10.29%。这一成果比来颁发在《先辈材料》(Adv.Mater.,2018,30, 1706361.)上。

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  在中国科学院先导项目标支撑下,中科院化学研究所无机固体重点尝试室李永舫课题组研究人员比来在p-OS小分子给体材料和全小分子非富勒烯无机太阳电池的研究中取得系列研究进展,使全小分子无机太阳电池的能量转换效率冲破了10%。

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  n-OS小分子受体材料具有各向同性的共轭骨架的特点,因此优化p-OS的分子布局来调理全小分子活性层的描摹以构成优良的给体-受体纳米标准相分手的互穿收集布局,是提高全小分子无机太阳电池光伏机能的主要手段。他们以BDT为核心给体单位、将寡聚噻吩布局引入p-OS分子布局中,合成了两个p-OS分子SM1和SM2(分子布局见图1)。Read More基于SM1:IDIC的全小分子无机太阳电池的效率达到10.11%(Chem Mater. 2017,29,7543–7553.),这是全小分子非富勒烯无机太阳电池效率初次冲破10%。

  图:p-OS小分子给体和n-OS小分子受体IDIC的分子布局、全小分子无机太阳电池的器件布局以及基于各给体材料全小分子无机太阳电池的能量转换效率

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