Come tecnologia emergente per l'energia pulita, le celle solari polimeriche (PSC) hanno attirato grande attenzione negli ultimi anni a causa dei loro vantaggi di traslucenza, flessibilità e fabbricazione di grandi superfici.Negli ultimi tre anni, i semiconduttori organici di tipo n (n- Sistemi operativi) hanno avuto un boom nei PSC ad alte prestazioni come recettori non-fullerene (NF), poiché i semiconduttori organici di tipo n hanno un'ampia gamma di precursori, bassi costi di preparazione e assorbimento rispetto ai derivati del fullerene convenzionali. Con livelli di energia regolabili, bassa perdita di energia e stabilità superiore nella morfologia, gli NF-PSC a giunzione singola hanno raggiunto l'efficienza di conversione di potenza dell'11-13% (PCE). Quando miscelati con polimeri a banda proibita, IT - I PSC basati su 4F mostrano fino al 13,1% di PCE. Grazie ai donatori di polimero ben accoppiati e ai recettori n-OS svolgono un ruolo cruciale nell'ottenere PSC efficienti, una vasta gamma di cambiamenti sintetici (come le sostituzioni atomiche) La modificazione della catena laterale e l'introduzione di anelli aromatici fusi sono stati utilizzati per ottimizzare i donatori di polimeri ad alte prestazioni, tra cui la sostituzione atomica, in particolare gli atomi di fluoro (F), hanno sostituito gli atomi di idrogeno e attirato l'attenzione diffusa. Ampia gamma di applicazioni
'Introduzione ai risultati'
Recentemente, Professor Zhangmao Jie da Suzhou University (corrispondente autore) squadra NanoEnergy emesso un documento intitolato: 'cloro sostituito 2D polimero coniugato per celle solari polimeriche prestazioni ad alta efficienza con 13. 1% tramite elaborazione toluene' i ricercatori progettati e sintetizzati. un nuovo tipo di bidimensionale D- un coniugato PM7 polimero, benzene contenente tiofene e cloruro tiofene ditiofene (BDT- 2Cl) all'unità e benzodithiophene - 4-dione 8- unità accettore rispetto al controllo-cloro-sostituito non PBDB- polimero T, PM7 ha un livello inferiore HOMO, alto coefficiente di assorbimento, elevata cristallinità e una mobilità dei portatori forte. Inoltre, come PM7 donatore, IT-4F è un dispositivo fotovoltaico quando alogeno non recettoriale solvente come toluene come solvente, per ottenere una elevata tensione a vuoto a 0. 88V, la corrente di corto circuito densità 20. 9mA · cm-2 allo stesso tempo, fattore di riempimento (FF ) del 71,1%, per ottenere l'efficienza di conversione dell'energia (PCE) 13. 1% mentre nelle stesse condizioni, PBDB- T :. PSC IT-4F sistema a basso Voc delle condizioni mostrava solo 0. 67V preparazione del non-solvente alogeno fotovoltaico un basso PCE 5,8%. 13. 1% del PCE è stato segnalato per data Uno dei più alta efficienza di conversione di energia del dispositivo. Questi risultati indicano che il materiale cloro-sostituito è un semplice fotovoltaico polimero e strategie efficaci per progettare alte prestazioni coniugato.
'Tutorial Reading'
Figura 1. Diagramma sintetico
(a) via di sintesi PM7;
(b) le distribuzioni di elettroni HOMO e LUMO e i livelli di energia calcolati dal DFT B3LYP / 6-31G * (d, p);
(c) spettri di assorbimento di monomeri in una soluzione di 1 x 10-5 M di toluene;
Figura 2. Struttura del livello di energia molecolare
(a) Struttura molecolare
(b) spettri di assorbimento dei donatori di polimeri e dei recettori non-fullerenici IT-4F;
(c) Diagrammi di livello molecolare dell'energia dei donatori di polimeri e dei recettori non-fullerenici IT-4F;
Figura 3. Test delle prestazioni del fotovoltaico
(a) curva J-V a una sorgente luminosa 5G (100 mWcm-2);
(b) PM7: curve EQE di PSC preparate da blending IT-4F;
(c) PM7: grafico di tendenza della relazione tra lo spessore degli strati attivi di PSC preparato da IT-4F e PCE;
(d) JphvsVeff;
(e) PM7: Variazione di Voc con intensità di luce in PSC preparate mediante miscelazione IT-4F;
(f) PM7: Variazioni dell'intensità della luce di Jph in PSC preparate mediante miscelazione IT-4F;
Figura 4. Caratterizzazione GIWAXS bidimensionale
GIWAXS sezione dimensionale trasversale (a) e relativi pellicola pura miscela polimerica e il corrispondente (b) IP, e (c) linea OOP taglio;
(d) Distribuzione dello scattering di RSoXS della membrana di blend.
'Sintesi'
Ricercatori progettata e sintetizzata basato BDT- 2Cl una nuova unità di polimero contenente cloro a PM7, e come applicato ad un non-donatore fullerene organico celle solari con tradizionale catena molecolare principale con cloro polimeri clorurati di differenti sostituenti, PM7 coniugato polimero di cloruro in una catena laterale, è favorevole a ridurre gli atomi Cl sterici nello scheletro del polimero rispetto al PBDB- T, PM7 avendo un basso livello HOMO, alto coefficiente di assorbimento, elevata cristallinità e una forte mobilità dei portatori Inoltre, sulla base PM7 :. dispositivo fotovoltaico di toluene come solvente per ottenere una Voc IT- 4F 0. 88V, Jsc è 20. 9mA · cm-2 e FF del 71,1% per il prossimo caso, la PCE fino al 13,1%, in base al PBDB- T: IT- 4F PSC del solo 5,3% viene ottenuta nel 13,1% del PCE. PCE è il valore più alto del dispositivo fotovoltaico preparato in solventi non alogenati segnalati finora. i risultati indicano che la progettazione di materiale fotovoltaico polimerico cloro alte prestazioni in modo semplice, poco costoso, strategie efficaci.
