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PCE最高19.23%，新三元OSCs問世！

來源：時(shí)間：2023-08-14 17:25:37 瀏覽：1293次

第一作者：凡群平、馬睿杰、Jie Yang

通訊作者：凡群平教授、馬偉教授、李剛教授、馬睿杰、Rui Zhang

通訊單位：西安交通大學(xué)、香港理工大學(xué)、林雪平大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202308307.

01

研究背景

有機(jī)太陽能電池（OSCs）在發(fā)電機(jī)和柔性電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，以及潛在的大面積和快速打印加工能力而受到廣泛關(guān)注。最近，隨著系列小分子受體（Y-SMAs）的快速發(fā)展，OSCs達(dá)到了最先進(jìn)的19%以上的功率轉(zhuǎn)換效率（PCEs）。同時(shí)實(shí)現(xiàn)高開路電壓（V_OC）又實(shí)現(xiàn)短路電流密度（J_SC）來提高功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）是有機(jī)太陽能電池（OSCs）的主要挑戰(zhàn)，在其中通常會(huì)發(fā)生高能量損失（E_loss）和低效率的電荷轉(zhuǎn)移。西安交通大學(xué)凡群平教授和馬偉教授、香港理工大學(xué)李剛教授和馬睿杰博士、瑞典林雪平大學(xué)Rui Zhang等人報(bào)道了三種新的單不對(duì)稱軸YC11和雙不對(duì)稱雙軸YC9和雙軸YC12的Y系列受體。將雙軸YC12作為客體受體引入二元PM6: L8-BO主體系統(tǒng)來制備三元OSCs。由于三元OSCs在300-950 nm之間的互補(bǔ)吸收，最終器件獲得了最小的E_loss，以及更有效的電荷轉(zhuǎn)移性能，三元OSCs實(shí)現(xiàn)了19.23%的最佳PCE，是無退火OSCs中最高PCE值之一。

02

文章要點(diǎn)

1、本文研究了三種新的單不對(duì)稱軸YC11和雙不對(duì)稱雙軸YC9和雙軸YC12的Y系列受體。它們具有相同的不對(duì)稱D₁AD₂（D₁=噻吩[3, 2-b]噻吩和D₂=硒噻吩[3, 2-b]噻吩）融合核，但在D₁側(cè)具有不同的單向側(cè)鏈，允許微調(diào)分子性質(zhì)，如分子間相互作用、堆積模式和結(jié)晶度。

2、在二元共混物中，PM6：雙軸YC12比PM6：軸YC9和PM6: 雙軸YC11具有更好的形態(tài)、相分離和填充模式。因此，基于PM6: 雙軸YC12的OSCs在高V_OC和J_SC的情況下降低了E_loss和有效的電荷轉(zhuǎn)移性能，提供了更高的PCE為17.16%。

3、作者將雙軸YC12作為客體引入PM6: L8-BO宿主中，制備三元OSCs。由于在300-950nm之間的互補(bǔ)吸收，進(jìn)一步降低了E_loss，提高了電荷轉(zhuǎn)移性能，三元OSCs獲得了19.23%的PCE，這是這些無退火OSCs中最高的值之一。

03

圖文展示

圖1.不對(duì)稱Y-SMAs的合成路線、分子結(jié)構(gòu)和表征

圖2.三個(gè)非對(duì)稱Y-SMAs的理論計(jì)算

圖3.活性層材料的分子結(jié)構(gòu)與性能

圖4.形貌表征

圖5. OSCs的性能

圖6.用ΔT/T表示的fs-TAS光譜

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