
日前,青岛能源所先进有机功能材料与器件研究组分别利用两种具有不同侧链的聚合物给体(PBB1-Cl和PBB2-Cl)作为第三组分来精细调节活性层内部及表面特性,以改善有机太阳能电池的性能。PBB1-Cl和PBB2-Cl的良好平面性显著增加了分子间排列的重叠区,特别是PBB1-Cl拥有一维侧链可以降低了分子间的空间位阻,使活性层的分子间紧密堆积和缠结显著增强。研究表明,加入20·wt%的PBB1-Cl后,基于PM6:PBB1-Cl:Y6-BO-4Cl三元共混膜的断裂伸长率提高了4.6倍(26.86%),相应器件的转换效率(PCE)从15.83%提高到17.36%。有趣的是,PBB1-Cl基三元共混膜与传输层之间较小的表面能γs差有降低层间分离的可能性。同时,三元共混膜的玻璃化转化温度Tg提高,吸收光谱的温度敏感性降低,使得活性层的热稳定性得到改善。最终,PBB1-Cl基柔性三元OSC的PCE在直径为10·mm时500次弯曲或100℃退火24小时内仍保持在74%以上。结果表明,增强活性层中的分子间重叠紧密堆积优化活性层内外特性对于改善OSC的光伏性能、机械稳定性和热稳定性具有重大潜力。
该工作近期以题为“Overlapping fasten packing enables efficient dual-donor ternary organic solar cells with super stretchability”发表在国际能源领域知名期刊Energy & Environmental Science上。论文第一作者为博士生王剑晓,通讯作者为包西昌研究员、文树光副研究员及上海光源的杨春明副研究员。本研究获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东能源研究院探索基金项目的支持 。(文/图 王剑晓 包西昌)
原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d1ee02320a
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