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魏志祥&邓丹团队Adv. Sci.:新型低聚物受体,有机光伏器件具有高效率和稳定性

发表时间:2022-06-24 10:21作者:知研光电材料
导语,研究人员通过噻吩π桥连接两个Y系列非富勒烯受体分子(N型),设计并成功合成了一种“N-π-N”型低聚物受体2BTP-2F-T,其分子量高达3359,基于PM6:2BTP-2F-T的器件最终获得了18.19%的高光电转换效率。
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1.前言回顾

具有更高分子量的低聚型受体可以结合聚合物小分子受体和非富勒烯小分子受体(NFAs)两者的优点,不仅能够降低共混膜中的扩散速率,还可以提高器件稳定性。此外,与聚合物相比,它具有明确的分子结构、无缠结链和增加的扩散系数,从而更容易进行形态控制和改善器件性能。然而,关键的问题是如何构建合适的低聚型受体来实现这些优势。传统的低聚物具有相同的结构和明确的重复单元,然而分子量小于2500的低聚物很难满足要求。此外,非平面分子主链或非理想形态将导致分子吸收光谱较差或电荷输运不理想,限制了器件性能。


1.分子结构与基本性质

2.文献简介

受Y系列高性能NFAs结构的启发,近日,国家纳米科学中心魏志祥研究员邓丹副研究员团队通过噻吩π桥连接两个Y系列NFAs分子(N型),设计并成功合成了一种“N-π-N”型低聚物受体2BTP-2F-T,其分子量高达3359。与具有类似构建单元的相应单体和聚合物受体(PYF-T-o)相比,N-π-N型低聚物受体2BTP-2F-T不仅具有它们的综合优势,而且还具有优异的分子性质,包括介于吸收范围之间但具有更高的吸收系数,以及中等分子堆积和增强的电子迁移率。

2.器件结构与光伏性能比较

当以PM6为给体,2BTP-2F-T为受体时,相应器件的开路电压(VOC)为0.911 V、短路电流密度(JSC)为25.50 mA cm-2时,填充因子(FF)为78.3%,最终获得了18.19%的高光电转换效率(PCE),远高于基于相应单体(16.5%)和PYF-T-o(15.9%)的器件效率。并且基于2BTP-2F-T的器件能量损失小(0.53 eV),Urbach能量为22.74 meV,这主要归因于其优异的材料性能和易于调节的形态。此外,封装的PM6/2BTP-2F-T器件在空气氛围光照条件下具有最长的T80寿命,其热稳定性也与PM6/PYF-T-o的器件相当。这些结果表明,“N-π-N”型低聚物受体在OSCs中可以获得非常高的效率和更好的稳定性,具有广阔的应用前景。

3.器件稳定性测试


3.文献总结
综上,该工作设计了一种高性能的低聚物受体,从分子量的区别拓宽了受体分子的类型,从结构设计方面展示了新的策略。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Advanced Science》上,题为“N-π -N” Type Oligomeric Acceptor Achieves an OPV Efficiency of 18.19% with Low Energy Loss and Excellent Stability。
本文关键词:有机光伏,低聚物受体,能量损失,稳定性。
4.材料推荐


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