La célula solar orgánica por el p- semiconductor orgánico de tipo donante y el tipo n- semiconductor orgánico (n-OS) receptor mezcló capa activa intercalada entre un electrodo conductor y el electrodo transparente compuesta de metal, tiene una estructura simple, de peso ligero, de bajo coste y se puede preparar utilizando métodos de procesamiento de solución en un dispositivos flexibles y semi-transparentes y otras ventajas, en los últimos años, se ha convertido en un foco de la investigación de nuevas investigaciones en el campo de energía que un material donante fotovoltaica p-OS comprende un polímero conjugado y pequeños tipos de materiales orgánicos de molécula. y polímeros en comparación, material de molécula pequeña que tiene una estructura molecular determinado, no hay diferencia en la síntesis por lotes, purificación, etc. fácilmente, y por lo tanto un material fotovoltaico donante molécula orgánica pequeña también llamado la atención. completo solar pequeño no fullereno orgánica batería p-OS pequeña molécula donante y n-OS receptor molécula pequeña, mientras que tiene la ventaja de una pequeña molécula pequeña material no donante molécula y aceptor material de fulereno, se ha convertido recientemente una dirección importante de la investigación en el campo de las células solares orgánicas.
Con el apoyo del proyecto piloto de la Academia de Ciencias de China, Instituto de clave Laboratorio de estado sólido de Química Orgánica de la Academia China de Ciencias investigador grupo de investigación Li Yongfang ha realizado recientemente una serie de estudios para estudiar los materiales y las pequeñas células solares no fullereno molécula todo-orgánicos en pequeña molécula de p-OS Progreso, haciendo que la eficiencia de conversión de energía de todas las células solares orgánicas de moléculas pequeñas exceda el 10%.
p-OS material donante pequeña molécula de usar A-π-D-π-A tipo (donde D representa una estructura de unidad, un representante del receptor de unidad estructural) la estructura molecular lineal en el que se desarrollaron por primera vez para los ricos optoelectrónicos J- serie fullereno alto polímero al cuerpo de base de material fotovoltaico, la serie J- de pequeñas moléculas del polímero, basado en el benzodithiophene sintetizado (BDT) como una unidad, un triaza sustituido con flúor oxazol (FBTA) unidad de aceptor como acetonitrilo terminada en éster p-OS unidades aceptores H11 y H12 moléculas pequeñas (estructura molecular mostrada en la Figura 1). H11 como donante, n-OS es un IDIC receptor molécula pequeña plena tensión molécula orgánica pequeña batería solar de circuito abierto (Voc) alcanzó 0.977V, la eficiencia de conversión de energía (en lo sucesivo, la eficiencia) alcanzó 9,73% (J.Am.Chem.Soc.2017,139,5085-5094.).
El material aceptor de molécula pequeña n-OS tiene las características de un armazón conjugado anisotrópico, optimizando así la estructura molecular de p-OS para regular la morfología de la capa activa completamente pequeña para formar una buena separación de fase a nanoescala donante-receptor. La estructura de red interpenetrante es un medio importante para mejorar el rendimiento fotovoltaico de todas las células solares orgánicas de molécula pequeña. Utilizan la BDT como unidad central de donantes e introducen la estructura de oligotiofeno en la estructura molecular p-OS para sintetizar dos moléculas p-OS. SM1 y SM2 (ver Figura 1 para la estructura molecular). La eficiencia de SM1: células solares orgánicas de molécula pequeña basadas en IDIC es del 10,11% (Chem Mater. 2017, 29, 753-7553), que es una molécula completamente pequeña que no es fullereno. La eficiencia de células solares orgánicas superó el 10% por primera vez.
En el polímero conjugado bidimensional basado en BDT thieno-substituido, la cadena lateral basada en silano puede reducir eficazmente el nivel HOMO del polímero, mejorar la absorción y aumentar la movilidad del orificio. Mejorar aún más el rendimiento fotovoltaico de la célula solar orgánica entera de molécula pequeña. Recientemente, introdujeron una unidad BDT bidimensional con una cadena lateral de sililtiofeno en el material donante de molécula pequeña p-OS, y sintetizaron dos nuevos materiales fotovoltaicos donante de molécula pequeña p-OS H21 y H22 (véase estructura molecular). Figura 1), y se estudiaron los efectos de diferentes unidades aceptoras terminales sobre las propiedades físicas y químicas de los materiales y sus propiedades fotovoltaicas. La eficiencia de conversión fotoeléctrica de H22: células solares orgánicas de pequeño tamaño basadas en IDIC se mejoró aún más a 10.29%. En Advanced Materials (Adv. Mater., 2018, 30, 1706361.).
Figura: Estructura molecular del receptor de molécula pequeña p-OS y receptor de molécula pequeña n-OS IDIC, estructura de dispositivo de todas las células solares orgánicas de molécula pequeña y eficiencia de conversión de energía de todas las células solares orgánicas de molécula pequeña basadas en cada material de donante
