江西师范大学陈义旺&廖勋凡等:受阻酚类抗氧化剂提高准平面异质结有机太阳能电池的稳定性和性能并获得超过19%效率

文摘   科学   2024-11-04 09:08   北京  

尽管有机太阳能电池(OSCs在性能上取得了显著进展,但活性层材料的本征稳定性和形貌稳定性仍然限制其商业化

近日,江西师范大学陈义旺教授和廖勋凡教授等人Science China Materials发表研究论文,提出在准平面异质结OSCs的聚合物给体中添加受阻型酚类抗氧化剂AO1010以提升光氧化稳定性和形貌稳定性

本文要点

1) AO1010通过多个羟基结合位点与超氧自由基反应,淬灭自由基并终止链式降解反应,从而提高材料的本征稳定性。此外,AO1010优良的热稳定性和空间位阻效应抑制了活性层中给体和受体材料的过度聚集,改善了形貌稳定性。
2) AO1010中的羟基还与明星给体PM6中的氟原子形成氢键,增强了分子间的相互作用,提升了PM6的结晶度和分子堆积有序性,有利于电荷分离和传输。
3) 添加AO1010PM6/L8-BO体系器件效率提高至19.03%,稳定性也显著改善。本文将收录于“2025 Emerging Investigator Issue”。
Figure 1. (a) Molecular structures and (b) ESP patterns of PM6, BTP-eC9 and AO1010; RDG scatter plots of (c) PM6 and (d) PM6+AO1010; normalized absorption spectra of (e) PM6 and PM6+AO1010 (5 wt%) films.
Figure 2. (a) J-V curves of PM6/BTP-eC9 and (b) PM6/L8-BO-based OSCs processed with or without AO1010 and (c) EQE spectra of the corresponding optimal devices; (d) incident-light-intensity-dependent JSC and (e) VOC characteristics, (f) Jph-Veff curves, (g) hole and electron mobilities, (h) TPC decay curves and (i) TPV decay curves of PM6/BTP-eC9 and PM6+AO1010/BTP-eC9-based optimal devices.
Figure 3. The TA profiles and spectra probed of (a, c) PM6/BTP-eC9 and (b, d) PM6+AO1010/BTP-eC9 (at 0.15, 1, 10, 100 ps time delay), respectively; (e) the rising kinetics of PM6 GSB in blend films showing the hole transfer process; (f) the decay kinetics of BTP-eC9 GSB in blend films showing the recombination process; the photoluminescence imaging results of (g) PM6, (h) PM6+AO1010, (i) PM6/BTP-eC9 and (j) PM6+AO1010/BTP-eC9 films under 542 nm excitation; the lifetime imaging results of (k) PM6/BTP-eC9 and (l) PM6+AO1010/BTP-eC9 films under 542 nm excitation.
Figure 4. Photo-oxidation and stabilization of donor polymers. (a) Autoxidation cycle of polymers and points of attack of stabilizing additives (RH: pristine polymer; R·: carbon centered radical formed by H-abstraction); (b) schematic diagram of the photo-oxidative aging process of the polymer in the active layer in the presence of free radicals; UV-vis aging spectra of (c) PM6/BTP-C9 and (d) PM6+AO1010/BTP-C9 under 365 nm UV light in air; EPR spectra of (e) PM6 and PM6+AO1010, as well as (f) PM6/BTP-eC9 and PM6+AO1010/BTP-eC9, aged or unaged at 365 nm UV light in air for 20 h; the storage stability of the (g) PM6/BTP-eC9 and (h) PM6/L8-BO based OSCs devices with and without AO1010.

文章信息




Qian Wang, Shuo Zhao, Haojia Ding, Peipei Zhu, Yuang Fu, Yujie Lv, Xinhui Lu, Haiming Zhu, Xunfan Liao, Yiwang Chen. Enhancing stability and performance of pseudo-planar heterojunction organic solar cells using a hindered phenolic antioxidant with over 19% efficiency. Sci. China Mater. (2024).

https://doi.org/10.1007/s40843-024-3146-4


击左下角“阅读原文”,阅读以上文章PDF原文

【扩展阅读】

SCMs文章合辑|太阳能电池

刘正新&刘文柱&俞健&宋欣等综述:柔性太阳电池

中国科学院化学所李永舫&李骁骏等:通过协同调控策略制备高效的适用于室内有机光伏器件的中等带隙A-DA’D-A型小分子受体

陈江照&陈龙&Sam Zhang等SCMs综述:高效钙钛矿基叠层太阳能电池的研究进展

福州大学程树英&王伟煌等:两步快速热处理退火策略实现8.2%效率的水热法硫化锑薄膜太阳能电池

中南大学邹应萍&袁俊等:半全氟烷基链对A-DA′D-A型小分子受体及其光伏性能的影响

武汉大学闵杰&孙瑞等:提高分子结晶度和分子间相互作用以实现有机太阳能电池效率和稳定性的同步提升

武国华&张耀红等:无机CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池中多功能钌络合物的界面工程研究

苏州大学杨新波等:晶硅太阳电池中高性能SiOx/MgOx电子选择性接触

北京印刷学院莫黎昕&苏州纳米所骆群等:油墨粘度对卷对卷印刷有机光活性层的油墨转移速率和薄膜缺陷的影响机理

南昌大学陈义旺&胡笑添等:一种通用静电组装策略用于印刷无机纳米颗粒及其在大面积钙钛矿太阳电池中的应用

SCMs|降低全聚合物太阳能电池光伏效率的温度依赖性

SCMs|基于刮涂法制备锂掺杂柔性铜锌锡硫硒薄膜太阳电池

SCMs|面向高效稳定钙钛矿太阳能电池埋底界面的推-拉型富勒烯二聚体设计

点击阅读全文,了解更多



中国科学材料
以科学为导向,以作者为中心,SCIENCE CHINA Materials快速发表材料科学最新研究成果,全面报道热点领域研究进展和前沿资讯。
 最新文章