该团队设计并开发了一种具有C2V对称结构的平面单元(B2TCl)来构筑可用绿色溶剂加工的有机太阳能电池聚合物给体材料(PB2TCl-o和PB2TCl-i)。在以BTP-ec9-4F作为受体材料,PB2TCl-o作为给体材料,通过非卤溶剂邻二甲苯加工的器件中获得了15.10%的光电转换效率。同时,在基于PB2TCl-o给体材料的半透明器件也获得了9.09%的光电转换效率(AVT为23.09%,AT为24.2%)。另外,他们利用B2TCl单元来构筑三元共聚给体材料(PW1和PW2)同样得到了优异的光电性能。通过非卤溶剂邻二甲苯加工,在基于PW1和PW2的器件中分别获得了16.26%和17.19%的光电转换效率。这一研究工作为开发高效可绿色溶剂加工的有机太阳能电池聚合物给体材料提供了新的设计思路。
有机太阳能电池因具有质轻,廉价,可大面积印刷等优点一直受到人们的广泛关注。最近几年得益于新型材料的开发,特别是非富勒烯受体材料的迅猛发展,有机太阳能电池的光电转换效率已经突破19%,发展前景广阔。但距离实际应用,仍然有一些问题有待解决。目前大多数高效有机太阳能电池都采用含卤溶剂来加工器件,比如氯仿,氯苯,邻二氯苯等等。在工业生产中这些含卤溶剂的使用无疑会造成严重的环境污染。因此,发展高效可绿色溶剂加工的有机太阳能电池对于未来的工业化应用具有重要意义。
本文亮点:
Scheme 1. The chemical structure of BTP-ec9-4F and synthetic routes of PB2TCl-o and PB2TCl-i.
Figure 1. Optimal geometries of building block (B2TCl-o and B2TCl-i) determined by DFT.
Figure 2. (a, b) Normalized absorptions of PB2TCl-o and PB2TCl-i in o-DMB at different temperature; (c) Normalized absorptions of BTP-ec9-4F, PB2TCl-o and PB2TCl-i as films; (d) energy diagram of devices.
Figure 3. (a) J-V and (b) EQEs curves; (c) transmission spectra of semitransparent OSCs; (d) color coordinates with different anode thicknesses on the CIE 1931 chromaticity diagram and photograph of semitransparent OSCs without Ag electrode.
Figure 4. (a~d) GIWAXS patterns of the neat/blend films of PB2TCl-o and PB2TCl-i. (e) The corresponding scattering profiles of the neat and blend films.
Figure 5. AFM and TEM images of PB2TCl-o:BTP-ec9-4F and PB2TCl-i:BTP-ec9-4F blend films.
Scheme 2. The chemical structures of random terpolymer PW1 and PW2.
文章第一作者为汪航和路皓,通讯作者为薄志山和刘亚辉,通讯单位是青岛大学和北京师范大学。
参考文献:
H. Wang, H. Lu, Y. N. Chen, G. Ran, A. Zhang, D. Li, N. Yu, Z. Zhang, Y. Liu, X. Xu, W. Zhang, Q. Bao, Z. Tang, Z. Bo, Adv. Mater. 2021, 2021, 2105483.
R. Hou, M. Li, X. Ma, H. Huang, H. Lu, Q. Jia, Y. Liu, X. Xu, H. B. Li, Z. Bo, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 46220.
原文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202104028
招聘启事:
青岛大学功能染料与应用技术研究院以薄志山教授为首席科研家,现高薪诚聘博士后若干人,课题组致力于光电材料与器件的研究,包括太阳能电池材料、器件物理、钙钛矿太阳能电池、发光二极管和柔性可穿戴器件等,博士后招聘详情请访问(http://rlzy.qdu.edu.cn/info/1010/1779.htm)。只要你一样有激情有梦想,请加入,一起相聚在青岛开创未来,有意着请联系:liuyh@qdu.edu.cn.
- 国科大黄辉教授课题组招聘副研究员和博士后 - 合成方法学、有机太阳能电池和有机光电突触方向 2024-08-23
- 贵州大学谢海波教授、谢远鹏特聘教授团队 AFM:用于柔性可持续有机光伏的生物基热固性基底 2024-03-17
- 东华大学陈义旺/胡华伟课题组 Angew:通过侧链氟功能化控制分子间相互作用实现19%有机太阳能电池 2024-02-13
- 江西师范大学陈义旺/廖勋凡团队《Adv. Mater.》:三元聚合和区域异构化策略构建高效三元聚合物给体材料 2023-05-01
- 四川大学彭强教授团队 CEJ:三元共聚策略提升PM6聚合物给体材料光伏性能 2022-09-08
- 薄志山课题组《Adv. Funct. Mater.》:三元无规共聚策略制备高性能可绿色溶剂加工的聚合物给体材料 2022-06-17
- 天津大学耿延候教授课题组在可绿色溶剂加工的高迁移率共轭聚合物方面取得新进展 2021-07-22