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    南方科技大學何鳳副教授團隊和北京大學趙達慧教授團隊:氯取代助力三元全聚合物太陽電池效率提升至9.03%
    2018-11-15  來源:中國科學化學
    關鍵詞:全聚合物電池

      與傳統的聚合物太陽能電池(PSCs)相比,全聚合物太陽能電池(all-PSCs)具有成本低、機械性能高和形貌穩定等優點。近年來,全聚合物太陽能的光電轉換效率(PCE)得到極大提升,最高的PCE記錄由二元全聚合物太陽能電池實現,達到10%。然而,二元全聚合物太陽能電池混合活化層的光吸收范圍較窄,限制了器件性能的進一步提升。而三元聚合物太陽能電池在光吸收和載流子轉移方面優于二元全聚合物太陽能電池,具有獲得更高PCE的潛力。而且與傳統的疊層太陽能電池相比,三元聚合物太陽能電池的制備過程更為簡單。

      南方科技大學的何鳳副教授研究團隊和北京大學的趙達慧教授研究團隊利用PTB7-Th和氯取代的PBClT聚合物為共給體,NDP-V-C7為聚合物受體,制備了高效的三元全聚合物太陽電池。首先,PBClT和PTB7-Th具有相似的化學結構,PBClT中氯原子的引入微調了其能級排布,使兩個給體聚合物之間出現能級差,并有利于形成級聯能級,促進電荷的傳輸。其次,PBClT聚合物具有更深的HOMO能級,和NDP-V-C7制備的全聚合物太陽電池具有更高的開路電壓(Voc)。

    Fig. 1 (a) Chemical structures of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7. (b) Normalized UV-Vis absorptions of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7 films. (c)The molecular energy levels of PTB7-Th, PBClT and NDP-V-C7.

      因此,通過調整三元共混器件中PBClT的含量,可實現全聚合物太陽電池開路電壓的精確調控,提高器件效率。最后,得益于PBClT和PTB7-Th的結構相似性,PBClT的引入能夠進一步優化混合薄膜的形貌。通過器件優化,三元全聚合物太陽電池的光電轉換效率達到了9.03%!

      論文鏈接:https://doi.org/10.1007/s11426-018-9371-0

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