Opto-elektronischer p- Typ konjugiertes Polymer vom Spender und eine Fullerenderivat Schicht Fullerene oder gemischt aktiven Rezeptor n- Typ organische Halbleiter zwischen der transparenten leitenden Elektrode angeordnet ist und eine Metallelektrode bestand, 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 verbessern die Effizienz der Energieumwandlung für eine schnelle, effiziente Labor letzten kleinen Bereich der Vorrichtung 12 bis 13 Prozent zu praktischen Hindernisse für die Entwicklung. Daher Kosten, Verbesserung der Stabilität und reduziert hat sich zu einer praktischen Realisierung von Polymersolarzellen überschritten hat Der Schlüssel: Jedoch haben die meisten der hocheffizienten photovoltaischen Materialien, über die bisher berichtet wurde, eine komplexe Struktur und sind schwierig zu synthetisieren, und es ist schwierig, die Bedürfnisse 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 Gesamtausbeute verringert die Materialkosten erheblich, und bei der Verwendung des PTQ10 als Donor ist die relativ einfache Struktur des organischen IDIC vom n-Typ (Abb. A) die vom Rezeptor hergestellte Polymersolarzelle (siehe Struktur der Vorrichtung) Fig b) der höchsten Energieumwandlungswirkungsgrad von 12,70%, während die Effizienz der reversen Struktur der Vorrichtung 12,13% erreicht (wie durch das Institute of China Metrology Effizienz bestätigt 12%). In der Zwischenzeit wird die aktive Schichtdicke im Bereich von 100 nm bis 300 nm Bereich des Geräteeffizienz kann über 10% betragen, was sehr große Fläche der Vorrichtung, hergestellt von Vorteile. Polymer und andere hohe Stromausbeute in der Literatur berichtete, mehr als 10% Spender PV Im Vergleich zum Material hat PTQ10 unabhängig vom Syntheseschritt einen hervorragenden Vorteil in Bezug auf Produktivität und Effizienz (Abbildung d, e).
In Anbetracht der Vorteile von niedrigen Kosten, hoher Effizienz und Dickenunempfindlichkeit ist PTQ10 als Polymerspendermaterial für kommerzielle Anwendungen von Polymer-Solarzellen sehr vielversprechend.Diese Arbeit wurde am 21. Februar in Nature-Communications veröffentlicht (Nat. Commun) 2018, 9, 743).
(A) die molekulare Struktur des Donors und Akzeptor IDIC von PTQ10, (b) ein Konfigurationsdiagramm einer Batterievorrichtung, Schema (c) PTQ10 von, (d) und (e) ein Polymer-Solarzelle Donormaterial Syntheseschritt, und die Ausbeute Vergleichstabelle der Effizienzanalyse.
