青岛能源所包西昌&李永海团队AFM：调节非稠环电子受体的苯基烷基侧链获得高性能有机太阳能电池 | 前沿用户报道

2023-05-19 16:35:41, 知研 HORIBA科学仪器事业部

前言回顾

尽管非稠环电子受体（NFREAs）由于其相对较低的合成成本而受到越来越多的关注，但高效率的实现在很大程度上取决于繁琐的预处理、后处理等来细化活性层，这反过来又大大增加了有机太阳能电池（OSCs）的制备复杂性和成本。目前，大多数基于NFREAs的铸态器件效率都低于12%。

图1.分子结构与相关性质

文献简介

为了开发切实可行开发具有高效率、长寿命、低成本和易于操作的NFREAs，近日，中科院青岛生物能源与过程研究所包西昌研究员、李永海副研究员等人通过使用苯基烷基侧链，设计并合成了三种命名为BOR-CnPh（n=3、4和6）的新型NFREAs，它们具有细微不同的烷基间隔长度。与常规支链烷基相比，苯基烷基侧链显著改善了BOR-CnPh的固态聚集，为高性能的OSCs提供了可能。然而，值得注意的是，CnPh侧链的微妙差异带来了显著不同的聚集性能，即BOR-C3Ph具有强聚集但无序取向，BOR-C4Ph具有较强聚集和face-on取向，BOR-C6Ph具有弱聚集和无序取向。同时，烷基间隔长度的差异调节了D/A空间排列，在C4Ph/C6Ph的苯基末端和给体（PBDB-T）共轭主链之间贡献了额外的π-π相互作用。因此，PBDB-T:BOR-C4Ph和PBDB-T:BOR-C6Ph对具有更强的D/A分子间相互作用、π轨道耦合和电荷转移能力。

图2.器件的光伏性能比较

当从氯苯（CB）溶液中浇铸时，上述性能有助于铸态异质结形态的极化，在PBDB-T:BOR-C3Ph共混物中具有大聚集体和混沌取向，而在PBDB-T:BOR-C4Ph共混物中则具有纤维形态/面对取向。基于BOR-C3Ph、BOR-C4Ph和BOR-C6Ph的铸态器件的最佳PCE分别为4.16%（在氯仿中为10.36%）、13.12%和11.61%。此外，基于PBDB-T:BOR-C4Ph的铸态器件在三种OSCs中也获得了最有利的热稳定性，所获得效率也是目前基于NFREAs铸态OSCs的最佳性能。

图3.不同器件的形貌研究

文献总结

综上，本研究通过在NFREA中合理使用多功能苯基烷基侧链，为实现低成本高效铸态OSCs提供了一种可行的方法。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上，题为“Easily Available High-Performance Organic Solar Cells by Regulating Phenylalkyl Side Groups of Non-Fused Ring Electron Acceptors”。

本文关键词：有机太阳能电池，非稠环受体，低成本，分子设计。

材料推荐


PM6 1802013-83-1	Y6 2304444-49-1

PBDB-T 1415929-80-4	L8-BO 2668341-40-8

仪器推荐

Fluorolog-QM是一款科研级荧光光谱仪，它采用模块化设计，可针对不同应用实现个性化配置。本文报告的全聚合物太阳能电池材料荧光峰范围为600~900nm，Fluorolog-QM全波长范围准确聚焦，无色差的特点能够确保全波段范围内测试的准确性。Fluorolog-QM新一代专业分析软件，能够满足多种稳态和瞬态测试数据分析需求，功能强大且易学易用。针对本文报告的全聚合物太阳能电池材料荧光寿命数据分析，Fluorolog-QM新一代专业分析软件能够提供最大四指数的荧光寿命拟合工具。

Fluorolog-QM 科研级荧光光谱仪

如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。

策划：ZL

技术支持：IDOG

排版：Cecilia

审核：Joanna

推荐阅读

更多精彩文章

免责说明

HORIBA Scientific 公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者或互联网转载，目的在于传递更多信息用于分享，供读者自行参考及评述。文章版权、数据及所述观点归原作者或原出处所有，本平台未对文章进行任何编辑修改，不负有任何法律审查注意义务，亦不承担任何法律责任。若有任何问题，请联系原创作者或出处。