研究目的
通过分别优化给体和受体相的纳米结构,实现高效四元有机太阳能电池。
研究成果
采用PC71BM和DR3TBDTT分别调控PTB7-Th:FOIC基器件体异质结形貌的四元策略,为实现高效有机太阳能电池提供了可行途径,获得了13.51%的功率转换效率。该方法凸显了同时优化给体和受体相以提升器件性能的重要性。
研究不足
该研究聚焦于特定的材料组合(PTB7-Th:FOIC与PC71BM及DR3TBDTT),可能并不直接适用于其他材料体系。PC71BM和DR3TBDTT比例的优化至关重要,偏离最佳配比可能导致性能下降。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用PTB7-Th:FOIC基混合材料设计四元有机太阳能电池,通过添加PC71BM和DR3TBDTT分别优化给体和受体相的纳米结构。
2:样品选择与数据来源:
所用材料包括PTB7-Th、FOIC、PC71BM和DR3TBDTT,因其结晶度匹配、级联能级及互补吸收光谱而被选用。
3:实验设备与材料清单:
设备包含用于分子堆积分析的GIWAXS、用于相分离分析的R-SoXS、用于形貌表征的TEM以及用于热分析的DSC。
4:实验流程与操作步骤:
将材料按特定比例混合,制备倒置器件结构的太阳能电池,并对其性能与形貌进行表征。
5:数据分析方法:
分析内容包括评估器件性能参数、通过SCLC模型测定载流子迁移率,以及利用瞬态吸收光谱研究电荷动力学。
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PC71BM
Acts as a molecular adjuster and phase modifier in the quaternary blend, promoting FOIC to form 'head-to-head' molecular packing and neutralizing excessive FOIC crystallites.
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DR3TBDTT
Disperses into PTB7-Th matrix to reinforce donor’s crystallinity and enhance domain purity.
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PTB7-Th
Serves as the mid-bandgap and weak crystallinity polymer donor in the quaternary blend.
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FOIC
Acts as the narrow-bandgap and high crystallinity molecule acceptor in the quaternary blend.
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