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科學新知:2022 Energy Environ. Sci., 溶劑添加劑-鹵代噻吩如何提升有機太陽能電池效率?

  Energy Environ. Sci.於2022年發表一篇研究。要提升有機太陽能電池的效率,在供體和受體溶液中加入溶劑添加劑被認為是相當有效的策略。由於目前最先進的光伏材料在其共軛骨架上有噻吩序列,因此本研究中,將噻吩類似物2,5-二溴噻吩(HBrT)和2,5-二溴-3,4-二氟噻吩(FBrT)開發為溶劑添加劑。

  研究結果發現,因FBrT具有較高的沸點,並且由於「同類互溶」的原理(註:若兩分子的極性、結構越接近,就越容易互溶在一起),具有易於溶解供體和受體的能力,這為延長光伏材料的結晶和相分離動力學過程提供了有效的工具。由於同時形成了更高的結晶度、有利的相分離和類似P-i-N的異質結,FBrT處理的太陽能電池顯示出更好的激子離解、電荷傳輸和提取,並抑制了載流子復合。

  因此,

1.具有FBrT添加劑的PM6:Y6基太陽能電池的效率達到17.9%,填充因子為 78.6%,這是PM6:Y6基二元太陽能電池中達到的最高值之一。

2.更引人注目的是,FBrT溶劑添加劑在基於L8-BO、Y6-BO和BTP-eC9的太陽能電池中具有普遍的適用性,並在器件中實現了18.6~18.7%的明顯效率提升

  這些發現表明噻吩衍生物是進一步優化有機太陽能電池的有效溶劑添加劑。

PM6Y6-based solar cells structure & PCE

本文關鍵字:有機太陽能電池、organic solar cell、光伏材料、photovoltaic material、溶劑添加劑、solvent additives、鹵代噻吩、halogenated thiophenes

原文:https://doi.org/10.1039/D2EE02553A

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