通过分子结构优化结合表面钝化解决问题高效稳定非富勒烯太阳能电池

临夏娱乐新闻网 2025-08-05

当前高稳定性的有机太阳能电池皆基于非机理介导。随着研究工作深入,新的非机理介导分子可被不停设计人工合成,相应的元件稳定性也在不停大大进一步提高。当前基于非机理介导的元件稳定性已经满足普及化需求。而作为普及化的重当中之重,目前元件的反应性还远远达不到普及化要求。当前已经有大量的研究工作新闻报道了非机理介导机理与元件稳定性两者之间的间的关系,而研究工作关注非机理介导机理与元件反应性两者之间的间的关系的工作相对较再加。研究工作介导机理与元件反应性两者之间的间的关系可以为在此之后设计人工合成高反应性介导分子可提供思路,具有更为重要的普遍性。

当中科院湖州半导体器件与纳米仿生研究工作所印刷薄膜光伏实验室骆群工程建设研究工作员、马昌期研究工作员联合北京师范大学邵宏伟大学教授工作团队研究工作了非机理介导机理与元件反应性两者之间的间的关系。在以前研究工作当中(Sol. RRL 2021, 5, 2000638),创作者阐释了ZnO在变色下会造成羧基亚胺,更加进一步羧基亚胺与非机理介导愈演愈烈界面反应避免介导分子可的端基和稠环核通往的C=C愈演愈烈断裂的元件失效机理。

在建设工程的基础上,创作者系统地思索介导分子可的内部结构对元件反应性的因素。文章选取各不相同机理的四种非机理分子可作为介导,详细比较了基于四种介导元件的反应性。研究工作结果显示, 介导元件反应性规律为:IT-4F>Y6≈N3>ITIC。更加进一步的光谱分析结果显示,四种介导的光降解相对速度与其完全相同的元件的波动相对速度表现完全一致。 这指出介导的光降解相对速度是决定元件波动相对速度的关键因素,而介导分子可当中端基芳基代替以及内核的β-磺酸是因素其光降解相对速度及元件波动相对速度区别的关键。 DFT理论数值结果显示:端基F成份的词句使端基和稠环核通往的C=C键合能增加,从而避免其更加易与羧基亚胺愈演愈烈反应。此外F氢原子与ZnO外层氮空位和羧基的吸附能更加不强,避免外层的羧基更加难于离去,进而造成更加多的羧基亚胺摧毁介导,所以介导端基含F氢原子会使得波动加快。而β-位磺酸链能与环外双键当中的氢氢原子愈演愈烈远程作用成型“氢原子突起”,从而阻挡ZnO外层造成的羧基亚胺对C=C进攻,进而进一步提高了非机理介导塑料的反应性。基于实验和理论数值的结果,创作者可选择了β-位具有更加大磺酸链的非机理小分子可L8-BO作为介导塑料, 结合ZnO外层的界面词句,获得了能量转化稳定性超过17%的有机太阳能电池,并且该电池具有更佳的反应性,其T80和Ts80分别超出5140和6170小时。

图1. 四种介导机理及元件内部结构

图2. DFT数值分子可反式及Y6分子可的二维核磁谱

本文章研究工作结果为在此之后开发高反应性非机理介导分子可提供了思路。相关文章在线发表文章在Advanced Science上。以上研究工作成果的第一创作者为当中科院湖州纳米所博士生刘博文,通讯创作者为骆群工程建设研究工作员、马昌期研究工作员以及邵宏伟大学教授。

来源:湖州纳米所

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