Polymer-Solarzellen (von PSCs) als neue, saubere Energietechnologie, wegen seiner Durchsichtigkeit, den Vorteil der Flexibilität und dergleichen in einem großen Gebiet vorbereitet, die vor kurzem erhielt große Aufmerksamkeit in den letzten Jahren, n-Typ organischen Halbleiter (N- OSs) boomten in Hochleistungs- PSCs als Nicht-Fulleren (NF) -Rezeptoren, da n-Typ-organische Halbleiter eine breite Palette von Vorläufern, niedrige Herstellungskosten und Absorption im Vergleich zu herkömmlichen Fulleren-Derivaten aufweisen. und einstellbarer Pegel, Energieverlust, Aussehen Stabilitätsvorteile. Bislang Single-Junction-NF- PSCs Leistungsumwandlungseffizienzen (PCEs) erreicht 11-13%, wenn das Polymer mit einer breiten Bandlücke vermischt wird, die IT - 4F zeigt yl PSCs bis 13,1% des PCE, da das Polymer gut passende Spender und n- OS-Rezeptor spielen eine kritische Rolle in effiziente PSCs erhalten wird, so dass eine breite Palette von synthetischen Varianten (wie substituierte Atome. Durch die Seitenkettenmodifizierung und Einführung aromatischer kondensierter Ringe wurden Hochleistungs-Polymerspender optimiert, von denen die atomare Substitution, insbesondere die Fluoratome (F), Wasserstoffatome verdrängten und große Aufmerksamkeit erregten. breite Palette von Anwendungen
‚Einführung Leistung‘
Vor kurzem hat Professor Zhangmao Jie von Suzhou University (Korrespondierende Autor) Team Nanoenergy ein Dokument mit dem Titel: ‚Chlor substituierte 2D- konjugierte Polymer für Hochleistungspolymersolarzellen mit 13. 1% Wirkungsgrad über Toluol Verarbeitung‘ die Forscher entwickelt und synthetisiert. eine neue Art von zweidimensionalen D- a PM7 konjugiertes Polymer, Benzol enthaltende Thiophen und Thiophen Chlorid dithiophen (BDT- 2Cl) mit dem Gerät und Benzodithiophen - 4-dion 8- Akzeptoreinheiten Kontrolle verglichen mit nicht-chlorsubstituierte Polymer PBDB- T hat PM7 einen niedrigeren HOMO-Niveau, hohen Absorptionskoeffizienten, eine hohe Kristallinität und eine starke Ladungsträgerbeweglichkeit. Zusätzlich kann, wie PM7 Spender ist IT- 4F photovoltaische Vorrichtung, wenn nicht-Rezeptor-Halogen-Lösungsmittel wie Toluol als Lösungsmittel, eine hohe Leerlaufspannung bei 0 88V, der Kurzschlussstromdichte 20 9mA · cm- 2 zur gleichen Zeit, den Füllfaktor (FF zu erhalten, ) von 71.1%, der Energieumwandlungswirkungsgrad (PCE) 13. 1%, während unter den gleichen Bedingungen, PBDB- T :. PSC IT- 4F System bei niedrigem VOC-Gehalt von Bedingungen zu erhalten, nur 0 67V zeigten 5,8% der PCEs mit niedrigem PCE-Wert 13,1% der PCEs werden bisher als halogenfreie Lösungsmittel für die Photovoltaik angegeben. Einer der höchsten Energieumwandlungswirkungsgrad der Vorrichtung. Diese Ergebnisse zeigen an, dass Chlor substituiertes Material ein Polymer photovoltaischen einfache und wirksame Strategien ist Hochleistungs-Konjugat zu konstruieren.
'Tutorial Lesen'
Abbildung 1. Synthetisches Diagramm
(a) PM7-Syntheseweg;
HOMO und LUMO Elektronenverteilung (b) in dem B3LYP / 6-31G * (d, p) und ein DFT berechneten Energiepegeln;
(c) Absorptionsspektren von Monomeren in einer Lösung von 1 × 10 -5 M Toluol;
Abbildung 2. Struktur der molekularen Energieniveaus
(a) Molekülstruktur
(b) Absorptionsspektren von Polymerdonoren und Non-Fullerenrezeptoren IT-4F;
(c) molekulare Energieniveaudiagramme von Polymerdonoren und Nicht-Fullerenrezeptoren IT-4F;
Abbildung 3. Photovoltaik-Leistungstest
(a) J-V-Kurve bei einer 5G-Lichtquelle (100 mWcm-2);
(b) PM7: EQE-Kurven von PSCs, die durch IT-4F-Blending hergestellt wurden;
(c) PM7: Trendgraph der Beziehung zwischen der Dicke der aktiven Schichten von PSCs, hergestellt durch IT-4F und PCE;
(d) JphvsVeff;
(e) PM7: Variation von Voc mit Lichtintensität in PSCs, die durch IT-4F-Blending hergestellt wurden;
(f) PM7: Änderungen der Lichtintensität von Jph in PSCs, die durch IT-4F-Blending hergestellt wurden;
Abbildung 4. Zweidimensionale GIWAXS-Charakterisierung
(a) Zweidimensionales GWIax-Profil von Membranen aus reinem Polymer und verwandten Mischungen und entsprechende (b) IP- und (c) OOP-Schnitte;
(d) RSoXS-Streuverteilung der Mischmembran.
Zusammenfassung
Die Forscher entwarfen und synthetisierten Polymer PM7, das auf einer neuen chlorhaltigen BDT-2Cl-Donoreinheit basiert, und verwendeten es als Donor in organischen Solarzellen ohne Fulleren. Im Gegensatz zu den chlorierten Polymeren der Substituenten ist PM7 an der Polymer-konjugierten Seitenkette chloriert, was dazu beiträgt, den sterischen Hinderungseffekt von Cl-Atomen auf das Polymerrückgrat zu reduzieren, im Vergleich zu PBDB-T ist PM7 niedriger Das HOMO-Niveau, der höhere Absorptionskoeffizient, die stärkere Kristallinität und die höhere Ladungsträgermobilität.Außerdem wurde die photovoltaische Vorrichtung basierend auf PM7: IT-4F Toluol als Lösungsmittel erhalten, Voc 0,88 V, Jsc ist 20. Im Fall von 9mA · cm-2 und FF von 71,1% war die PCE so hoch wie 13,1%, während die PSC auf der Basis von PBDB-T: IT-4F nur 5,3% der PCE erhielt, 13,1%. PCE stellt einen der höchsten Werte der bisher beschriebenen photovoltaischen Geräte ohne Halogenlampen dar. Die Ergebnisse zeigen, dass Chlor eine einfache, billige und effektive Strategie für die Entwicklung von photovoltaischen Hochleistungsmaterialien ist.
