可溶液加工的有机太阳能电池具有重量轻、色彩鲜艳、柔性高及可半透明制备等优点,是最具代表性的新一代光伏技术,目前光电转换效率已突破20%,在相关应用中迸发出巨大的发展潜力。然而,尽管在效率方面取得了显著进展,但器件在实际运行过程中受光照、水氧、热应力等环境条件的影响使得亚稳态的光活性层形貌易发生过度分离或聚集,进而破坏器件稳定性。基于此,传统的单组分活性层材料将给体与受体链段通过共价键连接引入到同一分子中,有效避免了共混体系中升温自聚集的问题,使得基于其的器件稳定性大幅度提升。但是,单组分活性层材料面临合成或分离困难等桎梏,成为有机光伏商业化的另一大挑战。因此,为了实现真正的商业化应用目标,器件的稳定性和成本仍然是目前亟待解决的两大关键科学性问题。
图1 (a)一锅连续共聚策略示意图;(b)S9和S11的化学结构;(c)S9和S11在氯仿溶液和薄膜中的紫外-可见吸收光谱;(d)多组分体系和电极的能级示意图。
图2 基于二元体系PM6:L15和多组分体系S11的有机光伏器件存储1008 h的光伏参数演化:(a)室温环境;(b)连续光照条件,(c)85℃加热条件。
图3薄膜老化过程中的形貌演变:连续加热984 h的二元组分体系PM6:L15和多组分体系S11薄膜的(a, d, i, l)AFM高度图、(b, e, j, m)相图、(c, f, k, n)TEM和PiFM图像;(d)二元体系PM6:L15和多组分体系S11加热老化前后的形貌变化示意图。
图4 在85℃加热条件下,基于单组分体系PM6-b-L15、三元体系PM6-b-L15:PM6:L15和多组分体系S11的有机太阳能电池的(a)Voc、Jsc和(b) FF、PCE 及(c)光伏性能的演化图。
该成果以“Efficient and stable organic solar cells enabled by multicomponent photoactive layer based on one-pot polymerization”为题发表在Nature出版社的期刊《Nature Communication》上。
文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36413-3
广大牛利&孙会靓教授团队主页:http://caas.gzhu.edu.cn
南科大郭旭岗教授团队主页:https://faculty.sustech.edu.cn/guoxg
- 深圳大学微流控与软物质课题组 AFM:多材料DLP生物打印构建具有可灌注网络的多组分异质水凝胶 2024-04-17
- 宁波大学徐玉赐教授课题组 Macromolecules: 多组分体系下的单链构象转变 2024-02-21
- 大连理工大学郑楠课题组 Chem. Sci.:基于多组分反应开发二级结构可调控的N-磺酰脒基聚多肽响应肿瘤微环境 2023-12-26
- 西安电子科技大学常晶晶教授等 Angew: 氢键聚合物网络调节钙钛矿薄膜以实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池 2023-06-24
- 河南大学宋金生教授、南京邮电大学辛颢教授 AFM:双受体共聚物电子传输层助力高效稳定有机光伏器件 2023-05-17
- 武汉大学周金平/宋智平团队 Angew:两性纤维素基双网络水凝胶助力超高稳定锌负极 2023-02-04
- 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