为实现高效绿色溶剂法制备的有机太阳能电池,对内部/外部侧链进行战略性调整

【资料图】

摘要

尽管通过小分子受体的侧链修饰，无卤溶剂处理的有机太阳能电池(OSCs)得以快速发展，但内部/外部链长度与材料性能之间的关系以及这些因素对器件性能的影响仍不明确，这可能会阻碍该技术的进一步发展。在本研究中，通过系统地改变侧链的位置和结构，研究了五种具有不同侧链组合的非富勒烯受体(NFAs)。通过对能级分布、薄膜形态和载流子动态的全面研究，阐明了内部侧链修饰与外部侧链修饰之间的差异。值得注意的是，较长的烷基链并不总是更优的，因为过高的溶解度会降低分子的排列有序性。结果表明，PM6:BTP-TO12混合物的功率转换效率(PCE)达到了18.2%;此外，含有BTP-TO12的优化三元有机太阳能电池的PCE达到了19.5%。将BTP-TO12作为客体材料引入后，使用绿色溶剂处理的L8-BO基器件的性能得到了显著提升，这代表了该领域的先进水平。这种性能提升归因于BTP-TO12在环保溶剂(甲苯)中的低能量损失和良好的聚集行为。

尽管通过小分子受体的侧链修饰，无卤溶剂处理的有机太阳能电池(OSCs)得以快速发展，但内部/外部链长度与材料性能之间的关系以及这些因素对器件性能的影响仍不明确，这可能会阻碍该技术的进一步发展。在本研究中，通过系统地改变侧链的位置和结构，研究了五种具有不同侧链组合的非富勒烯受体(NFAs)。通过对能级分布、薄膜形态和载流子动态的全面研究，阐明了内部侧链修饰与外部侧链修饰之间的差异。值得注意的是，较长的烷基链并不总是更优的，因为过高的溶解度会降低分子的排列有序性。结果表明，PM6:BTP-TO12混合物的功率转换效率(PCE)达到了18.2%;此外，含有BTP-TO12的优化三元有机太阳能电池的PCE达到了19.5%。将BTP-TO12作为客体材料引入后，使用绿色溶剂处理的L8-BO基器件的性能得到了显著提升，这代表了该领域的先进水平。这种性能提升归因于BTP-TO12在环保溶剂(甲苯)中的低能量损失和良好的聚集行为。

关键词： 太阳能电池