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2021 Adv. Mater. (IF 30.849), 宽带隙非富勒烯受体 GS-ISO 实现高性能与多功能光伏应用

因精准才能顶尖!
FTPS系统让太阳能电池的Voc损耗分析变得触手可及!

  Advanced Materials (IF 30.849) 于2021年11月发表一项研究成果。研究团队在不使用稠环结构的情况下,实现了可用于多功能光伏应用且高性能的非融合宽带隙受体。

  在有机光伏 (OPV) 电池中,具有非融合共轭结构的宽带隙 (WBG) 非富勒烯受体 (NFA) 发挥着关键作用。有鉴于此,研究团队在不使用稠环结构的情况下,合成了名为 GS-OEH、GS-OC6 和 GS-ISO 的 NFA,其光学带隙大于 1.70 eV。在这三种 NFA 中,相较于 GS-OEH 与 GS-OC6,GS-ISO 表现出更强的结晶度,因此产生更小的能量无序和更大的激子扩散系数。此外,GS-ISO 也展现出 1.0 × 10-2 的高电致发光外部量子效率。

  在太阳光模拟器照射下,搭配光焱科技标准电池进行光强校正,基于 PBDB-TF:GS-ISO 的 OPV 电池实现 11.62% 的功率转换效率 (PCE)。此外,在照度 500 lux、色温 2700 K 的光照下,基于 PBDB-TF:GS-ISO 的电池达到 28.37% PCE。透过光焱科技 QE-R 量子效率测量系统、FTPS 傅里叶转换光电流光谱系统、REPS 光伏 Voc-loss 分析仪等仪器进行实验,结果显示使用 PBDB-TF:GS-ISO 作为前子电池的串联 OPV 电池展现出 19.10% 的出色 PCE。重要的是,在模拟太阳光的连续照射下,基于 GS-ISO 的 OPV 电池表现出良好的稳定性。光焱科技量子效率测量系统除了用于太阳能电池的 EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析,同时对于太阳能电池在太阳光模拟器下的短路电流,也提供了Jsc (short-circuit current density) 的比对,以证明实验的真确性!

  这项研究结果表明,研究中所使用的分子设计策略在开发非融合 NFA 方面具有极大的优势,而且 GS-ISO 是一种可用于多功能光伏应用的 WBG 受体,相当具有前景。

wide-bandgap NFA solar simulator J-V quantum efficiency EQE
wide-bandgap NFA solar simulator J-V quantum efficiency EQE EL PL
wide-bandgap NFA sun solar simulator J-V quantum efficiency EQE EL PL
wide-bandgap NFA solar simulator J-V quantum efficiency EQE spectra
(b) 在 AM1.5G、100 mW cm2 的光照下,基于 GS-ISO OPV 电池的 J-V 曲线。(c) 基于 GS-ISO OPV 电池的 EQE 光谱。
wide-bandgap NFA solar simulator J-V quantum efficiency EQE spectra EL

藉由基于 PBDBTF:GS-OEH、PBDB-TF:GS-OC6 和 PBDB-TF:GS-ISO OPV 电池的 EL 与 EQE 光谱确定 Egopt

关键词:OPV、串联电池、NFA、非富勒烯受体、solar simulator、太阳光模拟器、Quantum Efficiency、量子效率、Voc-loss、EQE、 sun simulator

原文: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108090

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