有机太阳能电池作为一种前沿的可持续可再生能源技术,具有广泛的潜在应用前景,但效率低于20%的瓶颈问题限制了其进一步发展。同时实现有序的分子排列、合适的晶畴尺寸和减少的非辐射复合是一项重大挑战,也是克服效率限制的关键。鉴于此,2024年6月20日宁波材料所 Jinfeng Ge&宋伟&葛子义于AM刊发采用有序排列的π-延伸喹喔啉基受体实现20.2%效率的有机光伏电池的研究成果,本研究采用双重策略,开发新型受体和三元共混来应对这一挑战。合成了一种新型非富勒烯受体SMA,其特点是高度有序的排列和高的最低未占据分子轨道(LUMO)能级。通过在PM6:BTP-eC9:SMA三元器件中加入SMA作为客体受体,观察到SMA交错供体和受体的液固相变,促进受体结晶和有序化,同时保持合适的晶畴尺寸。因此,高LUMO SMA的增强有序性和掺杂降低了Urbach能量和非辐射复合。此外,SMA优化了垂直形貌并减少了双分子复合。因此,三元器件实现了20.22%的冠军效率,同时电压、短路电流密度和填充因子均有所提高。值得注意的是,基于塑料基板的柔性器件实现了18.42%的稳定功率转换效率,这是迄今为止报道的最高值。这项研究强调了将受体材料创新与三元混合技术相结合的协同方法在优化本体异质结形貌和光伏性能方面具有巨大潜力。
|