Die Polymersolarzelle besteht aus einer aktiven Mischschicht aus einem p-Typ-konjugierten Polymerdonor und einem Fulleren-Derivat oder einem nicht-Fulleren-n-Typ-organischen Halbleiterakzeptor, der zwischen einer transparenten leitfähigen Elektrode und einer Metallelektrode angeordnet ist. eine Verarbeitungslösung mit, und ein flexibles und durchscheinend leichte Geräte und andere Vorteile können, in den letzten Jahren ein heißes Forschungsfeld der globalen Energie. Opto-elektronische Vorrichtung kommerzielle Anwendungen, die hohe Effizienz, hohe Stabilität und niedrige Kosten erreichen müssen vorbereitet werden Dies hängt hauptsächlich von der Entwicklung von Photovoltaikmaterialien ab.
Seit 1995 Alan J. Heeger und das Konzept des Bulk-Hetero vorbringen, Polymer Solar-Photovoltaik-Materialien und Geräte für eine nachhaltige Entwicklung zu erhalten. In den frühen Phasen der Studie, die geringe Effizienz des Gerätes, der Schwerpunkt der Forschung ist die Verbesserung Fullerenderivat Akzeptor Polymer photovoltaischen Materialeffizienz über das Design und die Synthese eines schmalbandigen System, eine breiten Absorption und ein unteres HOMO-Niveau des Donors photovoltaischen Materials und mit einem höheren LUMO-Energieniveau der Vorrichtung, den Kurzschlussstrom zu erhöhen, Leerlaufspannung und der Wirkungsgrad der Energieumwandlung. in den letzten Jahren mit der schmalen Bandlücke des nicht-Fulleren n- organischen Halbleiter Akzeptormaterialien Typs und eine breite Bandlücke photovoltaischen absorbierenden Polymer dazu komplementären auf die Entwicklung des Körpers von Photovoltaik-Material, ein Polymer-Solarzelle Energieumwandlungseffizienz wurde schnell verbessert, die Effizienz von kleinflächigen Geräten in den letzten Labor hat 12 ~ 13% überschritten und erreicht die Schwelle für die praktische Anwendung der Entwicklung Daher zur Verbesserung der Stabilität und zur Senkung der Kosten hat sich die praktische Anwendung von Polymer-Solarzellen Die meisten der gegenwärtig beschriebenen hocheffizienten photovoltaischen Materialien weisen jedoch eine komplexe Struktur auf und sind schwer zu synthetisieren, so dass es schwierig ist, die Anforderungen kommerzieller Anwendungen zu erfüllen. Kostengünstige Photovoltaik-Materialien werden eine große Herausforderung für kommerzielle Anwendungen von Polymer-Solarzellen sein.
Mit Unterstützung der National Natural Science Foundation of China und der chinesischen Akademie der Wissenschaften über das Projekt, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Institut für Chemie, Laboratorium für Organische Solids Institute Forscher Lee Wing-Fang Research Group Forscher vor kurzem entwickelt und synthetisiert Polymer zu einem kostengünstigen effizienten Material PTQ10 (molecular structure in Abbildung a). PTQ10 dA ist ein Copolymer aus einer einfachen Struktur, in der ein Thiophenring als Einheit, Chinoxalin als Akzeptoreinheit. alkoxy Seitenketten in der Chinolin eingeführt, Chinoxalin Polymerisation zu verbessern, um und zur Verbesserung der Löslichkeit der lichtabsorbierenden Materials, ein Fluoratom-substituierte bis HOMO-Niveau des Polymers, um die Einführung zu reduzieren und die Lochbeweglichkeit zu verbessern. das Molekül kann ein kostengünstiges zweistufigen Synthese-Ausgangsmaterial (Fig. C), während fast 90% erreicht werden die Verwendung von PTQ10 Donator Optoelektronische relativ einfacher Struktur Gesamtausbeute, so dass die Materialkosten erheblich reduziert. noch wichtiger ist, die n-Typ IDIC organischen Halbleiter (Panel a) ist ein Rezeptor hergestellt (siehe Vorrichtungsstruktur Die maximale Energieumwandlungseffizienz von Fig. B) beträgt 12,70% und die Effizienz der Reverse-Struktur-Vorrichtung erreicht 12,13% (die vom China Institute of Metrology bestätigte Effizienz beträgt 12%). eine Dicke innerhalb des 100 nm bis 300 nm Bereich des Gerätes Wirkungsgrad über 10% betragen kann, der die Vorrichtung ist sehr großer Bereich vorteilhaft hergestellt, die aktive Schicht im Vergleich zu anderer Hochstromausbeute in der Literatur des Polymers über 10% der Spender photovoltaischen Materials berichtete, PTQ10 hat die herausragenden Vorteile sowohl der Ausbeute als auch der Effizienz, sowohl in den Syntheseschritten.
veröffentlicht (Nat Commun - In Anbetracht der niedrigen Kosten, hohe Effizienz, und ist auf die Dicke nicht empfindlich usw. PTQ10 großes Versprechen als Polymersolarzellenmaterial kommerzielle Anwendungen dieser Arbeit im Februar 21. „Kommunikation Nature“ Polymer. 2018, 9, 743).
