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DPPEZnP-THE界面材料改善高性能三元OSCs多组分有机太阳能电池
发布时间:2021-08-16     作者:zhn   分享到:
在几组分有机的阳光能手机电池组(OSCs)中采用了光吸纳原料的混物,即将给出数据光电公司科技准换有高效率(PCE)。主机异质结(BHJs)(由空穴和网上受主结构的二元混物),由二个空穴多巴胺蛋白激酶缔合物或二个网上多巴胺蛋白激酶所结构的恩贝益混物,为调整原料的光吸纳、能级、形式给出数据了会性。还有帮助于成型加盟连锁的激光能量移转阶梯性及为载流子给出数据更好地的移转通路。研究工作员新产品开发的恩贝益混物使用了二个供体原料和一两个增韧的富勒烯多巴胺蛋白激酶,并成功的表示在鉴于在期间带隙缔合物PTB7和PTB7-Th混物手机电池组的光电公司科技转化率有高效率各自多达到8.9%和10.5%。然后与等等高耐磨性恩贝益混物同质的光吸纳原料不是宽带网络隙原料,其效果只能以便改善原料亲水性和形式。全部,将光吸纳使用范围放大到近红外部分针相对于几组分高耐磨性系统看来已经一两个具备着击败性的难点。在许多某个报到中,具备着优化吸纳的恩贝益OSCs常现象出工作电流密度计算的提高,以避免出现电势在电极材料与亲水性层间的游戏界面产生混合。故而,表明公程针相对于高耐磨性恩贝益OSCs也特别是重要性,但在这其中的关于数据却较少。

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其光电转化效率超11%,这是已报道的三元有机太阳能电池(OSCs)中比较高的。其中Thieno[3,4-b]thiophene/benzodithiophene (PTB7)作为宿主聚合物,[6,6]-phenyl C71 butyric acid methyl ester(PC71BM)作为电子受体材料,。这种复合薄膜的光吸收波长超过900nm,这是三元OSCs研究中的一大突破。另外,该小组利用光电阴极层(ZnO:PBI-H)来减少电荷在电极与活性层的界面间发生复合,以发挥这种新型三元体系的全部潜能。研究结果发现,当具有ZnO:PBI-H层且DPPEZnP-THE含量达到较佳时,PCE可达到11.03%。这一数值相比具有ZnO光电阴极层的电池(7.85%)来说提高了40%。同时,混合物中DPPEZnP-THE含量10%–70%时,可以观察PCE值有所提高,这也表明该三元OSCs具有高组成容量。

DPPEZnP-THE网页建材的设备构造式有以下:

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图1:电池组中想关建材的势能总体水平和分光光度计-所以降解光谱分析。

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(a)太阳星能电池板中各食材的动能程度。(b)PTB7(黑)和DPPEZnP-THE(红)pe膜的分光光度计-可看得出融合光谱仪。

定量分析:从(a)图中可以看出电池的三元混合物和界面层中各成分的能量水平排列,从中可以预测到一个级联的能量传递过程。从(b)图可以看出PTB7有一个主要的吸收带,峰值在683 nm;DPPEZnP-THE有三个吸收带,峰值分别在在476nm,578nm和782 nm。

图2:电板的特点曲线美概述

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(a~d)各是为用DPPEZnP-THE对供体区别比率夹杂着后对干电池Voc、Jsc、FF、PCE的导致现状。(e)为DPPEZnP-THE对供体的掺入比例表分开 为0%、10%、30%、50%时蓄电池的异常量子利用率(EQE)拟合曲线。锂电池设备构造: ITO/ZnO:PBI-H/PTB7:DPPEZnP-TEH:PC71BM/MoO3/Al.

进行分析:(a)中利用ZnO:PBI-H作为阴极层后,研究DPPEZnP-THE对电池的影响。(e)外部量子效率(EQE)曲线中,当DPPEZnP-THE的掺杂比例10%时,在约800nm处出现一个小峰,且随着掺杂比例的增大,小峰的轮廓越**显。PC71BM比例分别为(1.0:0:1.5),(0.9:0.1:1.5),(0.7:0.3:1.5),(0.5:0.5:1.5) 且阴极层为ZnO:PBI-H。(其中JPH=JL-JD,JL和JD分别为光电流密度和暗电流密度, Veff = V0−VA,V0是零JPH时的电压,VA为所施加的偏置电压)。

图3:手机电池特点与采光承载力已经日期的变现影响

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(a、b)对应为因为ZnO和ZnO:PBI-H负极层的充分太阳光能电池箱的Jsc和Voc对太阳光照力度的依赖症性。(c、d)各是为通过ZnO和ZnO:PBI-H阴离子层的可挥发太阳时能容量电池的输出功率变迁(ΔV)和瞬态光电科技流(ISC)与时光的问题直线。

图4:PTB7:DPPEZnP-TEH:PC71BM 的TEM与AFM图

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(a~d)分别为PTB7:DPPEZnP-TEH:PC71BM 的透射电子显微镜图(TEM),从左到右DPPEZnPTEH的掺杂比例分别为 0%, 10%, 30%, 50%。

(e~h)分别为PTB7:DPPEZnP-TEH:PC71BM 的原子力显微镜(AFM)形貌图,从左到右DPPEZnPTEH的掺杂比例分别为 0%, 10%, 30%, 50%。

浅析:(a~d)图下,三块比调物聚酰亚胺膜的亮区和暗判断别相对供体和PC71BM多种多样的范围。在这其中DPPEZnPTEH的分量为10%和30%的三块比调物,想必于PTB7:PC71BM聚酰亚胺膜症状出更强的相分开,这有利于提升 电势解离成功率和电势互传热效率。还有就是,当DPPEZnPTEH的分量为50%时,其成脂的相分开数量很高,诱发空穴电荷转移率影响了,继而影响了电池板的PCE值。一并从(e~h)图下会判断出,PTB7:PC71BM聚酰亚胺膜接触面光面且形态特征一致的(RMS为1.14 nm),当DPPEZnP-TEH 的分量为10% 和30%时, 三块比调物的接触面越发更加凹凸不平(RMS分开 为1.21nm和 1.50),这意味着三块比调物中展现更强的相分开。可是,当DPPEZnP-TEH 的分量为50%时,聚酰亚胺膜接触面越发更加极其凹凸不平(RMS高于3.96 nm)。会判断出原子核力高倍显微镜测试与散发出电镜数据接合得较好。

图5:GIXD空间图形线切除剖面图

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不相同营养成分的三合结合物的GIXD平米线割孔剖面图

【总结】该研究小组通过一种小分子和界面工程使得高性能中间带隙聚合物对近红外光增感。混合物光吸收的扩展提升了JSC,解决了三元OSCs研究面临的主要挑战。研究结果表明无论是多组分混合物还是界面工程都有利于减少电荷的复合且有助于电荷的提取,均能提升Jsc与FF值。并且高成分容量和PCE > 11%在多元OSC研究中也是罕见的。可以预期,若采用性能更好的宿主聚合物可以将PCE值进一步提升。

我们zhn2021.08.16