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PYT1:能量损耗仅为0.47 eV的高性能全聚合物太阳电池_

发布日期:2020-07-25 06:48   来源:未知   阅读:

全聚合物太阳能电池(All-PSCs)领域在过去几年中经历了快速发展,这主要是由高效聚合物受体的开发推动的。 然而,由于给体/受体共混物对光的吸收不足和器件中的能量损失较大,全聚合物太阳能电池的光电转换效率(PCE)仍然受到限制。中国科学院化学研究所李永舫课题组通过稠环电子受体Y5-C20主体作为关键结构单元,开发了一种π共轭聚合物受体PYT1。

PYT1具有较好的吸收光谱(窄至1.4 eV)、高吸收系数(9.79×10?4 cm?1)和高电子迁移率(3.2 0×10?4cm2 V?1 s?1)。当与宽带隙聚合物给体PM6共混制作器件时,得到了一种全聚合物光活性层。 与基于PM6:Y5-C20的器件相比,优化的PM6:PYT1全PSCs实现了创纪录的13.43%的PCE,能量损耗为0.47 eV,光响应度高达900 nm,最佳的PCE为9.42%,为目前文献报道的最高值。

除此之外,他们还证明了这种PM6:PYT1系统具有良好的长期储存和机械稳定性,对CN添加剂含量以及有源层厚度均不敏感,因此在潜在的应用中具有很大的优势。 此外,值得注意的是,优化的PM6:PYT1体系的光伏性能比原始状态PM6:PYT1体系的11.40%和优化的PM6:Y5-C20体系的9.42%的PCE都显著提高。 机理研究表明,与其他两种器件相比,优化后的PM6:PYT1系统的性能有所改善,主要是由于器件在微相分离和材料结晶之间取得了更好的平衡,并结合了激发物理动力学,包括高效的电荷产生、平衡的电荷传输特性、低的载流子复合损耗和快速的电荷提取。

综上所述,PYT1是一种非常有吸引力的聚合物受体材料,一方面满足潜在生产的要求,明显好于小分子受体。 另一方面,合理设计FREA结构作为构建块,对于实现高性能的聚合物受体,突破已报道的PSCs的PCE瓶颈有至关重要的意义。