17%效率的有机光伏电池,可用于大面积的涂层

时间:2020-02-14 18:50 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

17%效率的有机光伏电池,可用于大面积的涂层

有机光伏电池以其重量轻、灵活性强、成本低等优点引起了广泛的研究兴趣。随着有机光活性材料的发展,特别是新兴的非富勒烯电子受体(NFAs)的出现,近年来OPV电池的功率转换效率(PCEs)已超过16%。然而,这些设备通常是在实验室用纺丝涂覆法在0.1平方厘米以下的小面积内制造的,不适合未来的高档产品。

在纺丝涂布过程中,由于纺丝速度快,湿膜干燥快。然而,当使用大面积的涂布方法时,如叶片涂布、开槽模涂布、喷涂涂布等,湿膜干燥较慢。溶剂挥发率显著降低,使分子有序排列和聚集的时间更长,可能导致活性层形成更大的畴尺寸或过度的相分离。因此,采用大面积的制备方法来制备高效的OPV电池仍然是一个挑战。

最近,中国科学院化学研究所侯建辉教授带领的研究团队对BTP-4Cl(一种著名的NFA Y6的衍生物)的烷基链进行了精细的优化,合成了一系列新的NFAs BTP-4Cl-X (X = 8,12或16)。他们将这种新型的NFAs应用于制备大面积涂覆的OPV电池,并取得了良好的效果。这项题为“17%效率的有机光伏电池具有优越的加工性能”的研究发表在《国家科学评论》上。

研究人员在基于BTP-4Cl-12的小面积(0.09平方厘米)OPV细胞中成功地证明了17%的高PCE。当采用叶片包覆法扩大活性面积时,1 cm2的OPV细胞获得了良好的PCE,为15.5%,是目前OPV细胞领域的最高值之一。通过与西安交通大学马伟教授的密切合作,他们发现BTP-4Cl-12具有平衡的解决方案可加工性和聚合特性。结果表明,该薄膜具有良好的相分离形态,有利于OPV细胞的高载流子输运和抑制电荷复合。研究结果表明,优化光活性材料的化学结构对大面积生产具有重要意义。

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