2021 Angew. Chem. Int. Ed.:21.10%高性能PSC!空穴傳輸材料的應用

SS-X 太陽光模擬器使效率突破成為可能!

因精准才能頂尖!

  Angewandte Chemie (IF 15.336) 於2021年11月刊登一項研究。分子內非共價相互作用 (Intramolecular noncovalent interaction, INI)是一種有效的策略,可獲取具有增強電荷傳輸特性的有機半導體。此處,作者利用INI的策略,開發出無摻雜劑空穴傳輸材料 (hole-transporting material, HTM),其方法是建構出兩個小分子HTM,其骨架具有INI,以用於高性能鈣鈦礦太陽能電池 (perovskite solar cell, PVSC)

  在將非共價S···O相互作用引入結構簡單的主鏈後,所得到的兩種含有HTM分子的BTORA和BTORCNA結構,顯示出自發平面化主鏈、可調控的能級、增強的熱性能、適當的薄膜形態和有效的抑制缺陷生成。更重要的是,高薄膜結晶度使材料具有大量的空穴遷移率,促使它們成為有前途的無摻雜HTM。

Detailed synthesis routes to BTRA BTORA and BTORCNA

  研究團隊使用光焱科技的太陽光模擬器、QE-R量子效率測量系統與其他儀器協助量測。結果發現,基於BTORCNA的反式PVSC,其功率轉換效率為21.10%,且具有長期的器件穩定性。此結果優於基於BTRA但沒有S···O 相互作用的器件(18.40%)。這個研究提供了一種有效的方法,可用於設計具有高固有遷移率電荷傳輸層的高性能PVSC。

  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。而太陽光模擬器與 KA-6000 軟體,也同時提供了短路電流對時間變化的監控,以證明太陽能電池的穩定!

Intramolecular noncovalent interactions perovskite solar cell

通過結合分子內 S···O 非共價相互作用 (INI) 來提高空穴遷移率,設計了兩種結構簡單的無摻雜空穴傳輸材料 (HTM),並提供了 21.10 % 的顯著效率和良好的反向器件穩定性鈣鈦礦太陽能電池。

J-V curves BTRA BTORA and BTORCNA perovskite solar cell

基於 (b) BTRA、(c) BTORA 和 (d) BTORCNA的PVSC在連續掃描15次下的J-V曲線。插入顯示Jsc或Voc值隨著掃描時間的增加而下降。

本文關鍵字: 空穴傳輸材料、hole-transporting material、太陽能電池、perovskite solar cell、太陽光模擬器、Solar Simulator、量子效率、Quantum Efficiency、Sun Simulator

原文:https://doi.org/10.1002/anie.202113749

Hole-Transporting Material INI Perovskite Solar Cell

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