中科院李永舫&孟磊团队CCS Chemistry:基于PTQ10:T2EH的二元器件效率高达18.55%

发表时间：2022-06-07 10:14作者：知研光电材料

导语：研究人员设计并合成了两种新型小分子受体：T2EH和P2EH，基于PTQ10:T2EH的二元器件效率高达18.55%。中科院李永舫&孟磊团队CCS Chemistry:基于PTQ10:T2EH的二元器件效率高达18.55%

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1.前言回顾

近年来，A-DA’D-A型小分子受体（SMAs）的创新促进了聚合物有机太阳能电池（PSCs）的快速发展。该类分子稠环部分的末端噻吩环上的外侧链和吡咯环上的氮原子上的内侧链对其光伏性能起着重要作用。此外，为了实现PSCs的商业应用，还需要开发低成本的共轭聚合物给体。2018年，中科院化学研究所李永舫院士研究团队报道了一种结构简单的聚合物给体PTQ10，其原料成本低，只需两步反应且收率高达87.4%，并且与相关受体匹配时，光电转换效率（PCE）超过17%，因此具有非常优异的应用前景。此外，研究还表明，当采用具有大块共轭外侧链的SMAs与PTQ10匹配时，可以获得更高PCE的PSCs。然而，其中PCE超过18%的高性能PSCs器件采用了三元共混策略，并进行了复杂的固体添加剂处理，无疑增加了器件制造工艺的复杂性和成本。因此，开发新型SMAs以进一步改善基于PTQ10的二元PSCs的光伏性能至关重要。

图1.分子结构、性质与器件结构

2.文献简介

在前期工作的基础上，近日，李永舫院士、孟磊研究员团队设计并合成了两种新型SMAs：T2EH和P2EH，其分别以2-乙基己基β位取代的噻吩或苯基为外侧链，从而改善分子的光伏性能。与P2EH相比，T2EH更接近π-π堆积，并且具有轻微的红移吸收。当与PTQ10共混时，基于PTQ10:T2EH的活性层比基于PTQ10:P2EH的活性层具有更高的迁移率、更长的寿命和更少的载流子复合。最终，前者器件显示出高达18.55%的PCE，而后者器件的效率只有17.50%。更重要的是，18.55%是迄今为止基于PTQ10的二元PSCs中效率最高值。这些结果表明，T2EH可以作为与PTQ10匹配的最佳SMAs之一，有利于降低PSCs的成本，促进其商业化发展和应用。

图2.二元器件性能比较

图3.飞秒瞬态吸收光谱测试

3.文献总结

综上，该工作不仅开发了两种适用于PTQ10的新型高效SMAs，同时也从分子设计角度证明了大量共轭外侧链的优越性。相关研究成果最新发表于中国化学会旗舰期刊《CCS Chemistry》上，题为“18.55% Efficiency Polymer Solar Cells Based on a Small Molecule Acceptor with Alkylthienyl Outer Side Chains and a Low-Cost Polymer Donor PTQ10”。

本文关键词：有机太阳能电池，分子设计，侧链修饰，效率。

4.材料推荐