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华南理工黄飞&李宁团队Nat. Energy：低聚物受体提高有机太阳能电池的效率和稳定性导语：近年来，由于小分子非富勒烯受体（SM-NFAs）的快速发展，体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSCs）的功率转换效率（PCE）将单结OSC的PCE提高到19%。然而，为了实现商业化和应用，OSCs不仅要有高的PCE，而且还要有优异的稳定性。 更多光电前沿资讯和材料，可关注微信公众号“有机光电前沿”与“知研光电材料”。文中所涉及众多材料知研均有销售，详情请联系客服。华南理工黄飞&李宁团队Nat. Energy：低聚物受体提高有机太阳能电池的效率和稳定性 文献直通车请点击链接。如需文献PDF，可直接联系知研客服获取。 华南理工黄飞团队Angew：非富勒烯受体的聚氟烷基实现自分层的有机太阳能电池 华南理工黄飞&张凯团队JMCA:通过对聚合小分子受体端基与共聚单元的设计调控获得高开路电压（>1.1 V）全聚合物太阳电池器件 华南理工黄飞&张凯团队AEM:半透明有机太阳能电池效率超过15% 华南理工黄飞&张凯团队Nano Energy:原位自组织阳极界面层助力高性能有机太阳能电池 华南理工黄飞团队AEM:全聚合物有机太阳能电池创新纪录，效率16.13%！ 1.前言回顾 近年来，由于小分子非富勒烯受体（SM-NFAs）的快速发展，体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSCs）的功率转换效率（PCE）将单结OSC的PCE提高到19%。然而，为了实现商业化和应用，OSCs不仅要有高的PCE，而且还要有优异的稳定性。尽管基于Y6及其衍生物的器件效率很高，但这些Y系列SM-NFAs固有的低玻璃化转变温度（Tg）和高扩散特性容易在OSCs的活性层内形成动力学不稳定的形态，从而影响器件的长期稳定性。 为了解决BHJ活性层的形态不稳定性，一种简单而有效的策略是通过聚合SM-NFAs来构建聚合物受体，这可以继承前体SM-NFAs的优点，例如近红外区域的高消光系数、较高的电子迁移率，将全聚合物太阳能电池（APSCs）的PCE提高到约17%的水平。尽管APSCs在热应力或光照下表现出比基于SM-NFAs的OSCs具有更好的稳定性，但该类聚合物受体的性能对批次和分子量的依赖性较大，为器件加工带来更多的不确定性，并限制了APSCs的开发和商业化。因此，为了同时克服SM-NFAs和聚合物受体的固有问题，开发具有高Tg和特定化学结构的新型材料是非常必要的。然而，构建高效率与长寿命相结合并满足实际应用需求的OSCs仍然具有挑战性。
图1.受体的材料特性 2.文献简介 有鉴于此，为了评估设计具有低聚物受体的稳定高效OSCs的可行性，并理解分子水平上的结构与功能的关系，近日，华南理工大学的黄飞教授、李宁教授团队在《Nature Energy》期刊上发表的文章中，报道了一种低聚物策略，即以Y6类似物（OY1）为单体，2,2’-双噻吩为π桥单元，通过一锅反应合成了二、三、四聚体：OY2、OY3、OY4，以及高聚物POY。研究结果显示，在具有不同分子链长度的NFAs中检测到不同的热性质、结晶行为和分子有序性。得益于精确调节分子尺寸，OY3具有同OY1的足够结晶度、与POY相当的热稳定性，从而在相应的共混膜中实现了优化的微观结构和稳定的形态。
图2.OY1-OY4和POY的器件性能 当与聚合物给体PBDB-T匹配时，基于OY3的器件获得了超过15%的PCE和优异的光稳定性，其在运行1000小时后仍能保持初始PCE的90%以上，预计平均T80大于25000小时，这相当于16年的运行寿命，主要归因于OY3具有更高的热转变温度和更有序的微观形貌。这一结果有助于构建稳定高效的OSCs。
图3.不同共混物的形貌模拟 3.文献总结 综上，该工作中所开发的低聚物策略可以为分子设计提供新的见解，并使有机光伏技术更接近实际商业应用。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Nature Energy》上，题为“Organic solar cells using oligomer acceptors for improved stability and efficiency”。 本文关键词：有机太阳能电池，低聚物受体，形貌调节，高稳定性。 4.材料推荐
PBDB-T
L8-BO
Y6-BO
IT-4F |
