【科研專欄】陸仕榮EES：15.8% 效率的二元全小分子有機(jī)太陽能電池

能源類期刊Energy & Environmental Science (IF 38.532) 在近期發(fā)表一項(xiàng)研究。中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院陸仕榮研究團(tuán)隊(duì)透過新型液晶小分子供體，實(shí)現(xiàn) 15.8% 效率的二元全小分子有機(jī)太陽能電池。

使用硒酚替代光伏材料可以改善分子間相互作用，并將相分離形態(tài)優(yōu)化到理想狀態(tài)。然而，對(duì)于已表現(xiàn)出高效率的液晶供體來說，這種替代策略的表現(xiàn)仍不清楚。由于這些結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的結(jié)合可能有助于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的設(shè)備性能，因此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了兩種新型液晶小分子供體 L1 和 L2，以研究硒酚對(duì)液晶供體形態(tài)和光伏性能的影響。L1 和 L2 是以 benzo[1,2-b:4,5-b0]dithiophene (BDT) 為核心，兩者之間的主要區(qū)別在于 BDT 的共軛側(cè)鏈，包括具有噻吩 (thiophene) 基團(tuán)的L1和具有硒吩 (selenophene) 基團(tuán)的L2。

圖表解析

供體材料結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性

以 L1 或 L2 作為供體和 Y6 作為受體的全小分子有機(jī)太陽能電池 (ASM-OSC) 進(jìn)行優(yōu)化和研究。透過光焱科技太陽光模擬器，搭配 QE-R 量子效率測量系統(tǒng)進(jìn)行光譜回應(yīng)量測，研究結(jié)果顯示，參考器件 L1:Y6 獲得了 14.6% 的 PCE，L2:Y6 的器件產(chǎn)生了 15.8% 的出色 PCE。特別的是，即使 L2:Y6 的薄膜厚度高達(dá) B300 nm，ASM-OSC 仍然可以產(chǎn)生不錯(cuò)的 14.3% PCE，超過了厚膜 (Z300 nm) OSC 的效率。

光焱科技量子效率測量系統(tǒng)除了用于太陽能電池的 EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析，同時(shí)對(duì)于太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流，也提供了 Jsc (short-circuit current density) 的比對(duì)，以證明實(shí)驗(yàn)的真確性。光焱科技的太陽光模擬器與 KA-6000 軟件，同時(shí)也提供了短路電流對(duì)時(shí)間變化的監(jiān)控，以證明太陽能電池的穩(wěn)定。

光伏性能

設(shè)備特性

推薦儀器

KA6000 測試軟件

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