Tipo de conjugado de polímero p- optoelectrónicos por el donante y una capa de derivado de fulereno fullerenos o mezclado receptor activo tipo n- semiconductor orgánico interpuesta entre el electrodo conductor transparente y un electrodo de metal compuesto de, tener una solución de procesamiento, y unos dispositivos ligeros y flexibles translúcidos y otras ventajas se pueden preparar, en los últimos años convertido en un campo de investigación caliente de la energía mundial. aplicaciones comerciales dispositivo optoelectrónico necesitan para lograr una alta eficiencia, alta estabilidad y bajo costo , Esto depende principalmente del desarrollo de materiales fotovoltaicos.
Desde 1995 Alan J. Heeger y presentar el concepto de heterounión de volumen, Polymer materiales y dispositivos fotovoltaicos solares para obtener un desarrollo sostenible. En las primeras etapas del estudio, la baja eficiencia del dispositivo, el foco principal de la investigación es mejorar fulereno derivado de polímero aceptor eficiencia material fotovoltaico a través del diseño y la síntesis de un sistema de banda estrecha, un amplio absorción y que tiene un nivel HOMO inferior del material fotovoltaico donante, y un nivel de energía LUMO más alto del dispositivo para aumentar la corriente de cortocircuito voltaje de circuito abierto y la eficiencia de conversión de energía. en los últimos años, con el hueco de banda estrecha de la no-fullereno n- tipo de materiales aceptores de semiconductores orgánicos, y un polímero absorbente fotovoltaica brecha de banda ancha complementaria de la misma al desarrollo del cuerpo de material fotovoltaico, una célula solar de polímero mejorar la eficiencia de conversión de energía para laboratorio eficiente área pequeña rápido, reciente del dispositivo ha superado 12 a 13 por ciento, a ser barreras prácticas para el desarrollo. por lo tanto, la mejora de la estabilidad y la reducción de los costes se ha convertido en una realización práctica de las células solares de polímeros El punto clave. Sin embargo, la mayoría de los materiales fotovoltaicos de alta eficiencia que se han presentado hasta ahora tienen una estructura compleja y son difíciles de sintetizar. Es difícil satisfacer las necesidades de las aplicaciones comerciales. Los materiales fotovoltaicos rentables serán un gran desafío para las aplicaciones comerciales de las células solares de polímero.
Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Academia China de Ciencias sobre el proyecto, la Academia China de Ciencias, la Academia China de Ciencias Instituto de Química, Laboratorio de Orgánica Instituto Sólidos investigador investigadores Lee Wing-colmillo del Grupo de Investigación recientemente diseñado y sintetizado de polímero a un material eficiente y de bajo costo PTQ10 (estructura molecular muestra en la Figura a). PTQ10 DA es un copolímero de una estructura simple en la que un anillo de tiofeno como una unidad, quinoxalina como unidad de aceptor. cadenas laterales alcoxi introducidos en la quinolina, quinoxalina polimerización con el fin de mejorar y mejorar la solubilidad del material que absorbe luz, la introducción de un nivel HOMO-sustituido átomo de flúor bis del polímero con el fin de reducir y mejorar la movilidad agujero. la molécula puede ser una de dos etapas de síntesis del material de partida barato (Fig. c), mientras que el logro de casi el 90% rendimiento total, de modo que el coste del material se reduce considerablemente. es más importante, el uso de PTQ10 donante optoelectrónicos estructura relativamente simple la IDIC tipo n- semiconductor orgánico (panel a) es un receptor producido (ver estructura de dispositivo La eficiencia máxima de conversión de energía de la Figura b) alcanza el 12.70%, mientras que la eficiencia del dispositivo de estructura inversa también alcanza el 12.13% (La eficiencia según lo confirmado por el Instituto de Metrología de China es 12%). Mientras tanto, el espesor de la capa activa en el rango de 100 nm a la gama de 300 nm de la eficiencia del dispositivo puede ser más de 10%, que es muy grande área del dispositivo preparado beneficioso. Polymer y otros de alta eficiencia de corriente reportados en la literatura más de 10% PV donante Comparado con el material, PTQ10 tiene una ventaja muy sobresaliente en términos de productividad y eficiencia, independientemente del paso de síntesis (Figura d, e).
Teniendo en cuenta las ventajas de bajo costo, alta eficiencia y la insensibilidad de espesor, PTQ10 es muy prometedor como material donador de polímeros para aplicaciones comerciales de células solares de polímero. Este trabajo fue publicado en Nature-Communications el 21 de febrero (Nat. Commun) . 2018, 9, 743).
(A) la estructura molecular del donante y aceptor IDIC de PTQ10; (b) un diagrama de configuración de un dispositivo de batería; Esquema (c) PTQ10 de; (d) y (e) un donante de células etapa de síntesis de material solar polímero, y el rendimiento de Tabla de comparación del análisis de eficiencia.
