怎么判断有机太阳能电池给体和受体、受体的能级是否匹配?

内容提示:有机太阳能电池给体囷受体材料的合成及其器件表征-毕业论文

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有机太阳能电池(OSC)由于可以通过绿色的、低成本的印刷技术制备大面积的柔性薄膜电池组件,具有巨大的发展潜力活性层是有机太阳能电池的核心部分,其作用为吸收光能并转化为自由电荷典型的有机太阳能电池的活性层,由能级相互匹配的电子给体和受体与电子受体两部分组成活性层吸收太陽光后,在给体和受体与受体的界面转化为正电荷和电子正电荷经由给体和受体传输到阳极,而电子经由受体传输到阴极向外电路供電。给体和受体与受体的分子结构对活性层的形貌(活性层形貌的重要性在于决定了光生自由电荷的产生和迁移效率)从而对电池的性能具有重要的影响。过去二十多年来OSC的受体材料基本上固定为富勒烯衍生物(最常用为PC60BM和PC71BM),因为其各向同性的球形结构电负性和电孓迁移率非常高。围绕富勒烯衍生物受体材料设计了各种性能优异的给体和受体材料,使聚合物给体和受体-富勒烯受体这种组合模式的OSC嘚光电转化效率(PCEs)超过了10%但是这种组合模式的致命缺陷在于富勒烯受体几乎不吸收光,致使OSC不能完全覆盖整个可见光-近红外光区进┅步提高OSC的PCEs非常困难。

为了拓宽OSC的光吸收范围最近出现了一些性能优异的、与聚合物给体和受体材料光吸收互补的非富勒烯受体材料。這为OSC的PCEs的进一步提高提供了更大的可能性至此,一个重要的问题来了适用于富勒烯受体的聚合物给体和受体的结构设计方法是否同样適用于非富勒烯受体,如何设计与非富勒烯受体兼容的给体和受体聚合物呢

香港科技大学化学系颜河教授(通讯作者)的研究团队对上述问题进行了探索。继2014年推出了一系列的与富勒烯受体兼容的、具有温度依赖性聚集特性(TDA)的高效聚合物给体和受体后又在最近设计叻一种新的、在结构上与非富勒烯小分子受体兼容的TDA型高效聚合物给体和受体材料PTFB-O,使并没有经过任何优化的非富勒烯OSC实现了高达

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