В последние годы в качестве новых экологически чистых технологий полимерные солнечные элементы (PSC) получили широкое внимание благодаря своим преимуществам: полупрозрачность, гибкость и большая площадь. За последние три года органические полупроводники n-типа (n- ОС) в высокопроизводительных ПСК были быстрыми, как ненасыщенные (NF) -рецепторы. Это связано с тем, что органические полупроводники n-типа имеют широкий диапазон прекурсоров, низкие затраты на подготовку и поглощение по сравнению с обычными производными фуллеренов. С регулируемыми уровнями энергии, низкими потерями энергии и превосходной стабильностью в морфологии. На сегодняшний день NF-PSC с одним соединением достигли 11-13% эффективности преобразования энергии (PCE). При смешивании с широкополосными полимерами IT - PSC на 4F показывают до 13,1% PCE. Из-за хорошо согласованных полимерных доноров и n-OS-рецепторов играют решающую роль в получении эффективных PSC, широкий спектр синтетических изменений (таких как атомные замены) , Модификация боковой цепи и введение ароматических конденсированных колец были использованы для оптимизации высокоэффективных полимерных доноров. Среди них атомное замещение, особенно атомы фтора (F), замещало атомы водорода и привлекало широкое внимание и было получено в молекулярном дизайне. Широкий спектр приложений
«Введение в достижения»
Недавно проф. Чжан Маоцзе (корреспондент) из Университета Сучжоу опубликовал статью о NanoEnergy под названием «Хлорзамещенный 2D-конъюгированный полимер для высокоэффективных полимерных солнечных элементов с эффективностью 13,1% при обработке толуолом». Исследователи разработали и синтезировали Новый двухмерный сопряженный полимер ПМ7 типа D-A, содержащий тиофен бензодитиофен (BDT-2Cl) донорные единицы и акцепторные единицы бензодитиофен-4,8-диона По сравнению с PBDB-T, свободным от хлора контролируемым полимером, PM7 имеет более низкий уровень HOMO, более высокий коэффициент поглощения, более высокую кристалличность и более высокую подвижность носителей. Кроме того, PM7 представляет собой Когда в качестве растворителя используется негалогенированный растворитель-толуол, донор, акцептор IT-4F имеет высокое напряжение разомкнутой цепи 0,28 В, плотность тока короткого замыкания 20,9 мА · см-2 и коэффициент заполнения (FF), когда в качестве растворителя используется не галогеновый растворитель-толуол. Для 71,1% была достигнута эффективность преобразования энергии на 13,1% (PCE). В тех же условиях система PBDB-T: IT-4F PSC выполнялась только при низком Voc 0,67 В. 5,8% от низких ПХЭ. До сих пор 13,1% ПХО представляли собой негалогенные растворители. Один из самых высоких КПД преобразования энергии устройства. Эти результаты указывают на то, что хлор-замещенный материал представляет собой полимер, фотоэлектрические простой и эффективные стратегии, чтобы проектировать высокую производительность конъюгата.
«Учебное пособие»
Рисунок 1. Синтетическая диаграмма
(a) синтетический путь PM7;
(б) распределения и уровни электронов HOMO и LUMO, вычисленные из BFTL / 6-31G * (d, p) DFT;
с) спектры поглощения мономеров в растворе 1 × 10-5 М толуола;
Рисунок 2. Структура уровня молекулярной энергии
(а) Молекулярная структура
(б) Спектры поглощения полимерных доноров и не-фуллереновых рецепторов IT-4F;
c) диаграммы уровней молекулярной энергии доноров полимеров и нефаллероновых рецепторов IT-4F;
Рисунок 3. Тест эффективности фотоэлектричества
(a) кривая J-V на источнике света 5G (100 мВт-2);
(б) PM7: кривые EQE для PSC, подготовленные путем смешивания IT-4F;
(c) PM7: график тенденций зависимости между толщиной активных слоев PSC, подготовленных IT-4F и PCE;
d) JphvsVeff;
(e) PM7: вариация Voc с интенсивностью света в PSC, приготовленной путем смешивания IT-4F;
(f) PM7: изменение интенсивности света Jph в PSC, приготовленное путем смешивания IT-4F;
Рисунок 4. Двумерная характеристика GIWAXS
(a) двумерный профиль GWIax чистого полимера и связанных с ним мембранных мембран и соответствующих (b) IP и (c) разрезов ООП;
(d) Распределение рассеяния RSoXS смесительной мембраны.
«Сводка»
Исследователи разработали и синтезировали полимер ПМ7 на основе нового хлорсодержащего донорного блока BDT-2Cl и использовали его в качестве донора в неэлементных органических солнечных элементах. В отличие от хлорированных полимеров заместителей, ПМ7 хлорируют на конъюгированной с полимером боковой цепи, что помогает снизить стерический эффект помех атомов Сl на полимерной основной цепи. По сравнению с PBDB-T PM7 имеет более низкую Уровень HOMO, более высокий коэффициент поглощения, более высокая кристалличность и более высокая подвижность носителей. Кроме того, фотовольтаическое устройство на основе толуола PM7: IT-4F в качестве растворителя было получено с Voc 0,88 В, Jsc 20. В случае 9mA · cm-2 и FF 71,1%, PCE достигла 13,1%, тогда как PSC на основе PBDB-T: IT-4F получал только 5,3% от PCE 13,1%. PCE является одним из самых высоких значений фотогальванических устройств с не галогеновым растворителем, о которых сообщалось до сих пор. Результаты показывают, что хлор представляет собой простую, дешевую и эффективную стратегию разработки высокоэффективных полимерных фотогальванических материалов.
