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2021 Energy Environ. Sci. (IF 38.532):选择合适的第三组件于三元OSC之策略

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  Energy & Environmental Science (IF 38.532) 近期刊登一项研究。有机太阳能电池 (Organic solar cell, OSC) 因其成本低、重量轻和易于制造的独特优点,被认为是一种很有前途的太阳能转换技术。使用包含两个供体/一个受体或一个供体/两个受体的三元OSC是提高器件功率转换效率 (power conversion efficiency, PCE) 的有效方法。然而,很少有人关注如何选择合适的第三组件。此篇提出了一种在基于非富勒烯受体的三元OSC中,选择第三组件的策略。

  透过使用与宿主受体相同的中心单元以及单个氟化端基,设计的非富勒烯受体可以成功地作为三元OSC中的第三组件。遵循此原则,作者们合成了三种非富勒烯受体BTP-FY6-FL8-BO-F,将其分别作用于PM6:BTP-eC9PM6:Y6D18-Cl:L8-BO合成为三元OSC中的第三组件。

JV PCE EQE binary and ternary organic solar cell

(e) 二元和三元 OSC 的 J-V 曲线。 (f) 二元和三元 OSC 的 PCE 值的直方图。 (g) 二元和三元 OSC 的 EQE 光谱。 实线表示二元和三元器件的综合 Jsc 值。

  过程中作者使用光焱科技QE-R量子效率测量系统等仪器进行实验并标定OSC。结果发现,与二元组件相比,所有的三元组件都有更高的PCE。其中,优化后的PM6:BTP-eC9三元OSC表现出18.45%的高PCE与主系统相比,也显示出卓越的稳定性。另外也发现,将BTP-F引入三元混合物中,增加了电荷传输,改善了活性层形态并减少了非辐射复合,从而同时提高短路电流、填充因子和开路电压。这些结果不仅为如何选择三元OSC的第三组件设计提供了一般策略,也为若要进一步开发高性能OSC,提供新的途径。

  量子效率测量系统除了用于钙钛矿太阳能电池的EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析,同时对于太阳能电池在太阳光仿真器下的短路电流,也提供了Jsc (short-circuit current density)的比对,以证明实验的真确性!

high PCE ternary organic solar cell
voltage loss table binary and ternary organic solar cell

二元和三元太阳能电池中的总电压损耗 (Vloss) 值和对 Vloss 的不同贡献。

本文关键词:有机太阳能电池、organic solar cell、三元OSC、ternary OSC、量子效率、Quantum Efficiency

原文: https://doi.org/10.1039/D1EE01864G

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