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全聚合物非富勒烯叠层太阳能电池2021-03-04 06:33

基于仅有聚合物给受体材料的有机光伏器件近年来获得了突破性进展。聚合物电子受体材料可以很好的填补传统富勒烯受体材料在可见和近红外区域的吸光系数较低,化学结构标记艰难,相区热稳定性劣等缺点。

全聚合物非富勒烯叠层太阳能电池

同时聚合物受体材料具备较好的机械性能和形貌稳定性。仅有聚合物太阳电池在便携式电池、光伏一体化建筑和新型可穿着电子器件等方面具备较好的应用于前景。但目前其光电切换效率仍无法符合产业应用于拒绝,还须要研发具备窄带隙、低迁移率和低稳定性的聚合物材料,优化器件结构并展开了解系统的研究。成果概述近日,苏州大学功能纳米与软物质研究院的马万里教授团队在AdvancedEnergyMaterials上在线公开发表了为题ImprovedTandemAll-PolymerSolarCellsPerformancebyUsingSpectrallyMatchedSub-Cells的论文。该论文使用三元组分规整型共轭聚合物主链的设计思路,并引进了氢(H)-氟(F)原子代替的分子改性策略,报导了一种新型的三元组分具备近红外区域号召的高效聚合物给体材料PBFSF。低规整性的分子主链结构确保了材料的高载流子迁移率,通过H-F原子代替可以有效地强化分子间的相互作用力,强化材料的结晶性。使用经典的N型共轭聚合物N2200作为电子受体,制取了单节光电切换效率超过6%的全聚合物非富勒烯电池器件。通过对器件的外量子效率和活性层的吸取展开密切相关,我们找到基于PBFSF/N2200的器件在600-800nm有较强的光号召,而在紫外和红外线区域的吸取和光谱号召却很低,这些结果表明PBFSF/N2200是一种理想的用作叠层器件后置子电池的活性层材料。融合我们前期报导的高效宽带隙全聚合物电池PTP8/P(NDI2HD-T),我们在国际上首次报导了高效仅有聚合物电池器件,构建了8.3%的光电切换效率,这也是叠层仅有聚合物电池文献报导的最低效率。目前仅有聚合物电池活性层厚度只有80nm左右,虽然可以增加载流子在传输过程中的填充,但是却减少了活性层对太阳光的利用效率,我们的结果表明建构吸收光谱给定的叠层电池可以有效地提高仅有聚合物太阳能电池的光电切换效率。