兰州交大夏养君教授课题组 Adv. Mater.: 氮-氧自由基共轭聚合物作为添加剂减少有机太阳能电池非辐射能量损失
2023-03-24 来源:高分子科技
有机太阳能电池(OSCs)由于其易于实现柔性、大面积低成本光伏组件,被认为是可穿戴、半透明光伏技术最具潜力的实现方案。然而要满足产业化需求,OSCs的能量转化效率(PCE)和稳定性亟待提高。近年,得益于新型高效有机电子给体材料、受体材料以及器件制备工艺等方面的优化。尤其是近年来非富勒烯电子受体材料(NFAs)的快速发展,助推NFAs-OSCs的器件效率成功超过了19%。当前,最优NFAs-OSCs的短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)分别达到了肖克利-奎瑟(SQ)限值的80%和90%以上,而相应器件的开路电压(VOC)仍然低于SQ的80%。2021年,Friend等证实,在高效率NFAs-OSCs中,由自由电荷(Free charge)的非孪生复合产生的三线态电荷转移态,能够经反向电荷转移(Back charge transfer, BCT)在非富勒烯受体上产生三线态激子(),这些非发射性的将与体系中过量的载流子相互作用而被湮灭(TCA,Triplet-charge annihilation)是高效率NFAs-OSCs中主要的能量损失通道(~90%)。实验证明,TCA的存在不但不利于VOC的提高,而且还能增大自由电荷的复合概率,进而抑制器件JSC和FF的提高。
图1. 自由基共轭聚合物添加剂的分子结构及引入到基于不同材料体系的OSCs后VOC以及PCE的变化趋势
图2. 基于PM6:Y6体系OSCs器件的瞬态吸收光谱
图3. 基于PM6:Y6体系OSCs器件的EL, FTPS-EQE以及EQEEL
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212084
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(责任编辑:xu)
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