研究目的
设计并合成一种名为BP-4F的新型非富勒烯小分子受体(NF-SMA),用于制备具有低电压损失和优异稳定性的高效聚合物太阳能电池。
研究成果
该研究成功设计并合成了一种新型非富勒烯小分子受体BP-4F,当其与PM6共混时,实现了具有低电压损失和优异稳定性的高效聚合物太阳能电池。器件平均光电转换效率达13.9%,能量损失低至0.59 eV,在空气中暗态条件下保持初始效率的近90%,连续光照720小时后仍保持93.5%,表明BP-4F具有实际应用潜力。
研究不足
该研究未讨论合成工艺的可扩展性或材料在大规模生产中的成本效益。此外,也未探究测试场景之外各种环境条件下的长期稳定性。
1:实验设计与方法选择
本研究基于苯并[1,2-b:4,5-b’]双(环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]二噻吩)(BDT-P)作为电子给体核心,其带有4-(2-乙基己基)苯基共轭侧链,并连接强吸电子单元2FIC,设计合成了新型A-D-A型非富勒烯受体BP-4F。采用倒置器件结构评估其光伏性能。
2:样品选择与数据来源
样品包括合成的BP-4F和宽带隙聚合物PM6。数据来源于光学与电化学测量、光伏性能测试及稳定性研究。
3:实验设备与材料清单
设备及材料包括用于器件制备的ITO/ZnO/PFN-Br/PM6:BP-4F/MoO3/Ag结构、用于热稳定性测试的热重分析(TGA)、用于电化学性质测量的循环伏安法(CV)以及用于迁移率测量的空间电荷限制电流(SCLC)法。
4:实验流程与操作步骤
BP-4F合成涉及Pd(PPh3)4催化的Stille偶联反应、格氏反应、分子内环化及Knoevenagel缩合。器件制备包括活性层旋涂、热退火处理及在AM 1.5 G光照下表征。
5:数据分析方法
数据分析包括从J-V曲线计算PCE、Voc、Jsc、FF和Eloss,从EQE光谱积分Jsc,以及从光电流密度与有效施加电压关系图分析电荷解离概率和复合行为。
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