全聚物太陽能電池
設(shè)計了兩種基于雙噻吩酰亞胺的n-型聚合物受體材料(見圖a)。這兩種材料在場效應(yīng)晶體管中都能達(dá)到1 cm2 V?1 s?1 左右的電子遷移率,但是其分子結(jié)構(gòu)的微小變化對太陽能電池性能有巨大影響。研究發(fā)現(xiàn),通過并環(huán)的方式將雙噻吩酰亞胺結(jié)合起來,能夠極大的提升聚合物太陽能電池的器件性能,能量轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)到6.85%,同時實現(xiàn)較大的開路電壓1.04 V(見圖b),這是萘(苝)酰亞胺體系以外的聚合物太陽能電池的最好結(jié)果。? 通過一系列材料和器件表征手段發(fā)現(xiàn),雙噻吩酰亞胺并環(huán)使得聚合物半導(dǎo)體具有更窄的帶隙、更低的導(dǎo)帶能級、更高的共面性和結(jié)晶度,從而使得并環(huán)聚合物半導(dǎo)體具有更高的電子遷移率。同步輻射表明,并環(huán)使得高分子半導(dǎo)體在場效應(yīng)晶體管和太陽能電池器件中具有更合適的分子空間取向(圖 2),從而有利于電荷的有效提取,取得更大的電流值和實現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)化效率。研究結(jié)果表明并環(huán)設(shè)計是實現(xiàn)高性能聚合物n-型材料的有效途徑,為新型受體材料設(shè)計提供重要參考依據(jù)。
南方科技大學(xué)
2021-04-13