新型寡聚受體設(shè)計策略助力提升有機(jī)太陽能電池光伏效率和穩(wěn)定性

2024-12-07 09:58:33來源：中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所關(guān)鍵詞：太陽能電池光伏閱讀量：21707

　　【儀器網(wǎng) 科技成果】近期，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員包西昌帶領(lǐng)的團(tuán)隊，在新型多臂寡聚受體研究中取得進(jìn)展，開發(fā)了兩類多臂寡聚受體3BY和3QY，并通過調(diào)節(jié)非稠合核心單元的剛?cè)岫龋瑢崿F(xiàn)了對外圍功能臂的構(gòu)型及聚集態(tài)調(diào)控，提高了有機(jī)太陽能電池的光伏效率和穩(wěn)定性。

　　與傳統(tǒng)剛性π-稠合核心不同，該研究采用的非稠合結(jié)構(gòu)賦予材料更高的柔性和適應(yīng)性，減輕了核心單元對寡聚物構(gòu)型和聚集行為的制約。同時，研究在非稠合中心引入多維非共價鍵分子內(nèi)相互作用，實現(xiàn)了對分子間堆積及給受體共混動力學(xué)更精細(xì)的優(yōu)化。研究顯示，以聚合物PM6為給體，基于3QY的光伏電池PCE達(dá)到19.27%(權(quán)威驗證效率18.80%)，優(yōu)于基于3BY器件的性能，是目前已報道的寡聚受體的最高效率。更重要的是，新型寡聚物的大分子尺寸顯著提升了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，抑制了電池運(yùn)行時分子擴(kuò)散速率，增強(qiáng)了光伏器件的穩(wěn)定性。在80°C連續(xù)加熱條件下，PM6:3QY光伏電池的T80%壽命超過3000小時。

　　上述研究明確了多臂寡聚物受體的結(jié)構(gòu)-性能內(nèi)在關(guān)系，提出了基于非稠合核心的新型寡聚受體設(shè)計策略，為高效且穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池研究提供了新思路。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy & Environmental Science)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會會員項目、中國博士后科學(xué)基金、山東省博士后創(chuàng)新人才支持計劃等的支持。

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