Die organische Solarzelle vom Donator-artigen organischen Halbleiter p- und n- Typ organischen Halbleitern (n-O) -Rezeptor aktive Schicht zwischen einer leitfähigen Elektrode und der transparenten Elektrode bestand aus Metall sandwichartig gemischt, es hat eine einfache Struktur, geringes Gewicht, niedrig Kosten Und die Vorteile der Verwendung von Methoden der Lösungsverarbeitung für die Herstellung flexibler und lichtdurchlässiger Geräte haben sich in den letzten Jahren zu Forschungsschwerpunkten auf dem Gebiet der neuen Energieforschung entwickelt, zu denen p-OS-Photovoltaikmaterialien konjugierte Polymere und organische kleine Moleküle zählen. Im Vergleich zu Polymeren haben kleine molekulare Materialien bestimmte molekulare Strukturen, keine synthetischen Chargenunterschiede und leichte Reinigung.Daher haben organische kleine molekulare Donor-Photovoltaik-Materialien auch breite Aufmerksamkeitauf sich gezogen.Alle kleinen Moleküle nicht Fullerene organische Solarenergie Batterie p-O kleines Molekül Donator- und n-O Kleinmolekül-Rezeptor, während den Vorteil eines kleines Molekül nicht-Donormaterial und Akzeptor Fullerenmaterial mit kleinen Moleküle, hat vor kurzem eine wichtige Richtung der Forschung auf dem Gebiet der organischen Solarzellen wird.
Mit der Unterstützung des Pilotprojekts der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Institut für Festkörper Key Laboratorium für Organische Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Forscher Li Yongfang Forschungsgruppe hat vor kurzem eine Reihe von Studien Materialien und Ein ultra-kleines Molekül nicht-Fulleren-Solarzellen in kleinen Molekül p-OS zu studieren Fortschritt, der die Energieumwandlungseffizienz aller kleinmolekularen organischen Solarzellen um mehr als 10% erhöht.
p-O kleines Molekül Donormaterial A-π-π-D-A-Typ zu verwenden (wobei D eine Einheitsstruktur darstellen, ein Vertreter der Struktureinheit Rezeptors) lineare Molekülstruktur, in der sie zum ersten Mal für die reiche entwickeln Optoelektronische J- Fulleren Serie High Polymers mit dem Grundkörper des photovoltaischen Materials, der J- Reihe von kleinen Molekülen des Polymers, basierend auf dem synthetisierten Benzodithiophen (BDT) als eine Einheit, eine fluorsubstituierte triaza oxazol (FBTA) Akzeptoreinheit wie Acetonitril Ester-terminiertes p-O Akzeptoreinheiten H11 und H12 kleines Molekül (Molekularstruktur in 1 gezeigt). H11 als Donor, n-O ist ein kleines Molekül Rezeptor IDIC Die Leerlaufspannung (Voc) der rein molekularen organischen Solarzelle erreicht 0,977 V und die Energieumwandlungseffizienz (im folgenden als Wirkungsgrad bezeichnet) erreicht 9,73% (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5085-5094).
Das n-OS-Akzeptormaterial für kleine Moleküle weist die Eigenschaften eines anisotropen konjugierten Gerüsts auf, wodurch die Molekülstruktur von p-OS optimiert wird, um die Morphologie der vollständig kleinen aktiven Schicht zu regulieren und eine gute Donor-Rezeptor-Nanoskalierung zu erhalten. Die interpenetrierende Netzwerkstruktur stellt ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der photovoltaischen Leistung aller niedermolekularen organischen Solarzellen dar. Sie verwenden BDT als zentrale Donoreinheit und führen die Oligothiophenstruktur in die p-OS-Molekülstruktur ein, um zwei p-OS-Moleküle zu synthetisieren. SM1 und SM2 (siehe Molekülstruktur in Abbildung 1) Die Effizienz von SM1: IDIC-basierten, niedermolekularen organischen Solarzellen liegt bei 10,11% (Chem. Mater. 2017, 29, 7543-7553.), Einem vollständig kleinen Molekül ohne Fulleren. Der Wirkungsgrad der organischen Solarzellen lag erstmals über 10%.
In dem zweidimensionalen konjugierten Polymer auf der Basis von Thieno-substituiertem BDT kann die Silan-basierte Seitenkette den HOMO-Gehalt des Polymers effektiv reduzieren, die Absorption erhöhen und die Lochmobilität erhöhen, um die photovoltaische Leistung der gesamten organischen Solarzelle zu verbessern. Kürzlich führten sie eine zweidimensionale BDT-Einheit mit einer Seitenkette aus Silylthiophen in das p-OS-Donormaterial ein und synthetisierten zwei neue p-OS-Photovoltaikmaterialien H21 und H22 (siehe Molekülstruktur). Abbildung 1) und die Auswirkungen verschiedener terminaler Akzeptoreinheiten auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien und ihre photovoltaischen Eigenschaften wurden untersucht Die photoelektrische Umwandlungseffizienz von H22: IDIC-basierten kleinmolekularen organischen Solarzellen wurde weiter auf 10,29% verbessert. In Advanced Materials (Adv. Mater., 2018, 30, 1706361.).
Abbildung: Molekülstruktur von p-OS-Donor- und n-OS-Kleinmolekülrezeptor-IDIC, Bauelementstruktur aller kleinmolekularen organischen Solarzellen und Energieumwandlungseffizienz aller kleinmolekularen organischen Solarzellen basierend auf jedem Donormaterial
