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有机光伏电池具有17%的效率和出色的可加工性

有机光伏(OPV)电池由于其轻巧,灵活和低成本的溶液处理优势而吸引了相当多的研究兴趣。随着有机光敏材料的发展,特别是新兴的非富勒烯电子受体(NFA),OPV电池近年来的功率转换效率(PCE)超过16%。然而,这些装置通常在实验室中在小于0.1cm 2的小区域通过旋涂法制造,这不适合于将来的大规模生产。

有机光伏电池具有17%的效率和出色的可加工性

对于旋涂工艺,湿膜由于高速旋转而迅速干燥。但是,当使用刮涂,狭缝模头涂布和喷涂等大面积涂布方法时,湿膜缓慢干燥。溶剂挥发速率的显着降低为有序分子排列和聚集提供了更长的时间,这可能导致在活性层中形成更大的畴尺寸或过度的相分离。因此,通过大面积制造方法制造高效的OPV电池仍然是一个挑战。

最近,由中国科学院化学研究所的侯建辉教授领导的研究小组对BTP-4Cl(一种著名的NFA Y6的衍生物)的烷基链进行了精细优化,并合成了一系列新的NFA BTP-4Cl-X(X = 8、12或16)。他们将新的NFA用于制造大面积涂覆的OPV电池,并取得了良好的效果。这项名为“ 具有出色可加工性的17%效率的有机光伏电池 ”的研究发表在《国家科学评论》上。

研究人员成功地证明,在基于BTP-4Cl-12 的小面积(0.09 cm 2)OPV细胞中,PCE高达17%。当使用刮涂法扩展有效面积时,1 cm2的OPV电池获得了15.5%的出色PCE,这是迄今为止OPV电池领域的最高值。通过与西安交通大学的马伟教授密切合作,他们发现BTP-4Cl-12具有平衡的溶液可加工性和聚集特性。结果,叶片涂膜显示出非常好的相分离形态,这有助于高载流子传输并抑制了OPV 电池中的电荷复合。这项工作表明光活性材料化学结构的优化对大面积生产具有重要意义。

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