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NanoEnergy:三元小分子太阳能电池功率转换效率达到10.3%

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yabo体育:【背景讲解】小分子材料由于具备具体的分子结构,更容易提纯和形态平稳等优点早已引发了人们的高度注目,其在生产高效溶液处置的有机太阳能电池的应用于具有极大潜力。【成果概述】近日,北京交通大学张福俊教授和桂林电子科技大学张坚教授及国家纳米中心的刘新风研究员(联合通讯)等人在二元SMSCs基础上展开优化,自由选择小分子DIB-SQ作为制取三元SMSCs的第三组分。在给体中具备6wt%DIB-SQ的三元SMSCs取得了10.3%的功率切换效率。

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由于较短电流密度(JSC)明显增加到15.44mA/cm2,填满因子(FF)减少到73.8%,PCE超过了10%左右。DIB-SQ的主要贡献可以总结为在长波长范围内强化光子搜集和优化相分离。并报导了利用累计滤光片择光的方法,研究了三元体系中载流子输送的动力学过程,涉及内容以为题“TernarySmallMoleculeSolarCellsExhibitingPowerConversionEfficiencyof10.3%”公开发表在了NanoEnergy上。

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本文的第一作者为张苗博士和王健博士。【图文简介】图1材料的器件结构和分子结构示意图及吸收光谱(a)参照太阳光电磁辐射光谱,显DIB-SQ膜和混合物BTR:PC71BM膜的吸收光谱(b)材料的器件结构和分子结构示意图图2SMSCs的J-V特性等分析(a)所有SMSCs的J-V特性(b)参照SMSCs和优化的三元SMSCs的PCE计数的统计资料直方图,数值曲线回应PCE正态分布(c)所有SMSCs的EQE光谱(d)具备有所不同DIB-SQ含量的共混膜的吸收光谱图3TRPL光、PL光谱分析(a)通过监测700nm光升空的BTR,DIB-SQ膜和具备6wt%或15wt%DIB-SQ的BTR:DIB-SQ共混膜的TRPL光谱(b)DIB-SQ薄膜的吸收光谱和显BTR薄膜的PL光谱(c)在580nm光唤起下,BTR膜、DIB-SQ膜和具备有所不同DIB-SQ含量的共混膜BTR:DIB-SQ的PL光谱(d)在550nm光唤起下,BTR,DIB-SQ溶液和具备有所不同DIB-SQ体积比的共混物BTR:DIB-SQ溶液的PL光谱图4三元共混膜参照BTR的(a)OOP和(b)的IP线切割:PC71BM膜和具备6wt%或15wt%DIB-SQ的三元共混膜图5具备有所不同DIB-SQ含量共混膜的TEM图像图6在伺机的(d3/V2)-(V/d)0.5特性分别具备0wt%,6wt%,9wt%和100wt%DIB-SQ的(a)仅有孔和(b)仅有电子器件装置在伺机的(d3/V2)-(V/d)0.5特性图7J-V特性曲线等分析(a)参照SMSCs的J-V特性曲线(b)用于一组中性滤光器在100mW/cm2灯光下取得的有所不同光强度的优化三元SMSCs(c)JSC和VOC对SMSCs和优化的三元SMSCs光强度的依赖性(d)所有SMSCs的Jph-Veff特性曲线图8三元活性层示意图(a)三元活性层示意图(b)用于材料的能级图9二元和三元SMSC在670nm累计滤光片覆盖面积下的J-V曲线及EQE光谱分析(a)在标准光源下用670nm累计滤光片覆盖面积的二元和三元SMSCs的J-V曲线(b)用670nm累计滤光片覆盖面积的所有SMSCs的适当EQE光谱,插画是累计滤光片的入射光谱图10瞬态吸收光谱(TAS)(a)供体中二元BTR:PC71BM,(b)DIB-SQ:PC71BM和(c)具备15wt%DIB-SQ的三元BTR:DIB-SQ:PC71BM混合膜瞬时吸收光谱(TAS)(d)二元BTR:PC71BM共混膜和具备15wt%DIB-SQ的三元BTR:DIB-SQ:PC71BM混合膜在供体中的瞬态吸取动力学分析图11三元SMSCs的稳定性分析条件分别为没任何PCB存储在空气中,高纯N2填满的手套式操作者箱在有/无80°C倒数冷却【总结】众所周知,形态优化对于取得高效的SMSCs是相当大的挑战。

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本研究成果将基于BTR为给体的小分子太阳能电池(SMSCs)的功率切换效率提升到了10.3%,证明三元策略是提升小分子太阳能电池(SMSCs)性能的有效地方法。【yabo体育】。

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