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2021 Adv. Mater. (IF 30.849), 寬帶隙非富勒烯受體 GS-ISO 實現高性能與多功能光伏應用

因精准才能頂尖!
光焱科技的 REPS 與 FTPS 系統讓太陽能電池的 Voc 損耗分析變得觸手可及!

  Advanced Materials (IF 30.849) 於2021年11月發表一項研究成果。研究團隊在不使用稠環結構的情況下,實現了可用於多功能光伏應用且高性能的非融合寬帶隙受體。

  在有機光伏 (OPV) 電池中,具有非融合共軛結構的寬帶隙 (WBG) 非富勒烯受體 (NFA) 發揮著關鍵作用。有鑑於此,研究團隊在不使用稠環結構的情況下,合成了名為 GS-OEH、GS-OC6 和 GS-ISO 的 NFA,其光學帶隙大於 1.70 eV。在這三種 NFA 中,相較於 GS-OEH 與 GS-OC6,GS-ISO 表現出更強的結晶度,因此產生更小的能量無序和更大的激子擴散係數。此外,GS-ISO 也展現出 1.0 × 10-2 的高電致發光外部量子效率。

  在太陽光模擬器照射下,搭配光焱科技標準電池進行光強校正,基於 PBDB-TF:GS-ISO 的 OPV 電池實現 11.62% 的功率轉換效率 (PCE)。此外,在照度 500 lux、色溫 2700 K 的光照下,基於 PBDB-TF:GS-ISO 的電池達到 28.37% PCE。透過光焱科技 QE-R 量子效率測量系統、FTPS 傅里葉轉換光電流光譜系統、REPS 光伏 Voc-loss 分析儀等儀器進行實驗,結果顯示使用 PBDB-TF:GS-ISO 作為前子電池的串聯 OPV 電池展現出 19.10% 的出色 PCE。重要的是,在模擬太陽光的連續照射下,基於 GS-ISO 的 OPV 電池表現出良好的穩定性。光焱科技量子效率測量系統除了用於太陽能電池的 EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析,同時對於太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流,也提供了Jsc (short-circuit current density) 的比對,以證明實驗的真確性!

  這項研究結果表明,研究中所使用的分子設計策略在開發非融合 NFA 方面具有極大的優勢,而且 GS-ISO 是一種可用於多功能光伏應用的 WBG 受體,相當具有前景。

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,基於 GS-ISO OPV 電池的 J-V 曲線。(c) 基於 GS-ISO OPV 電池的 EQE 光譜。
wide-bandgap NFA solar simulator J-V quantum efficiency EQE spectra EL

藉由基於 PBDBTF:GS-OEH、PBDB-TF:GS-OC6 和 PBDB-TF:GS-ISO OPV 電池的 EL 與 EQE 光譜確定 Egopt

關鍵字:OPV、串聯電池、NFA、非富勒烯受體、solar simulator、太陽光模擬器、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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