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闵杰课题组实现高效绿色印刷有机太阳电池的制备并抑制效率尺寸滞后效应
发布时间:2022-11-03 15:34  作者:  来源:高等研究院  阅读:

新闻网讯(通讯员高妍)近日,《能源环境科学》(Energy & Environmental Science,影响因子:39.714)在线发表高等研究院教授闵杰课题组实现的高效绿色印刷有机太阳电池制备并抑制效率尺寸滞后效应新研究。

论文题为“An alloy small molecule acceptor for green printing organic solar cells overcoming the scaling lag of efficiency”(《一种用于绿色印刷有机太阳电池的合金小分子受体:克服了器件效率的尺寸滞后效应》)。高等研究院2021级博士生万继为第一作者,闵杰为通讯作者,武汉大学高等研究院为第一署名单位/通讯单位。

由于有机太阳电池(OSCs)具有重量轻、可溶液制备、灵活性、可穿戴性和半透明等优点,近年来取得了快速发展,成为最有前途的光伏技术之一。然而,目前OSCs的能量转换效率(PCE)仍然落后于硅太阳电池和钙钛矿太阳电池,此外,大多数已报道的有机光伏器件仍然是基于有毒的卤代溶剂旋涂制备,这使得它在大规模工业生产中面临巨大障碍。因此,如何设计具有高器件效率和优良加工性能的有机光伏体系仍然是亟待解决的问题之一。

图1(a)三元体系PM1:L8-BO:BTP-F3Cl的刮涂制备示意图以及不同活性层面积的器件效率变化情况;(b)相较于二元体系,三元体系在器件尺寸放大的过程中效率损失情况

闵杰课题组设计了一种不对称小分子受体BTP-F3Cl,并将其加入到PM1:L8-BO混合物中。与L8-BO纯受体相比,L8-BO:BTP-F3Cl合金受体显示出更大的激子扩散长度、更高的光致发光量子产率和更好的电子迁移率。最终,制备而成的三元器件实现了19.1%的效率(认证效率为18.7%),是迄今为止报告的单结器件最高值之一。此外,该三元体系可以在通过刮涂技术制备且用绿色溶剂四氢呋喃溶剂制备的器件实现了近19%的效率(图1a)。重要的是,基于BTP-F3Cl的三元体系可以比二元主体系更有效地克服器件效率的尺寸滞后效应,1cm2下的PCE损耗仅为5.3%(图1b),明显低于二元体系的损耗值(9.4%)。总的来说,这项工作可以有效地指导绿色印刷OSC从实验室到大面积制造的转化过程。

该研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1039/D2EE03134E

(供图:高等研究院 编辑:相茹)

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