北理工課題組在全小分子有機太陽能電池構(gòu)筑及性能優(yōu)化方面取得進展
發(fā)布日期：2023-03-19 供稿：化學與化工學院 攝影：化學與化工學院
編輯：段凱龍 審核：王振華 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學化學與化工學院王金亮教授與安橋石特別研究員課題組在國際頂級期刊ACS Energy Letters（IF:23.9）發(fā)表題目為“Controlling Morphology and Voltage Loss with Ternary Strategy Triggers Efficient All-Small-Molecule Organic Solar Cells”的研究論文。北京理工大學為第一通訊單位,，北京理工大學安橋石特別研究員,、王金亮教授和北京交通大學張福俊教授為共同通訊作者,，碩士研究生蔣夢云為第一作者,。
開發(fā)和利用高效清潔能源是國家能源戰(zhàn)略中亟需解決的重大科學問題，也是我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要舉措,。有機太陽能電池（OSCs）是一種有潛力的綠色光電轉(zhuǎn)換技術(shù),，它的獨特優(yōu)勢為其商業(yè)化應用提供了廣闊空間,。由于小分子材料具有明確的分子結(jié)構(gòu)、批次間穩(wěn)定性好,、易制備和純化等優(yōu)勢,，全小分子OSCs（ASM-OSCs）具有商業(yè)化生產(chǎn)的巨大潛力。但ASM-OSCs有源層形貌難以調(diào)控,，電壓損失較高,，其效率仍落后于其他類型OSCs。
在本項研究中,，研究者采用了新興小分子受體L8-BO作為第三組分,，摻入到主體系B1:BO-4Cl中。理論計算,、形貌表征,、晶體學研究表明，結(jié)構(gòu)相似的雙受體L8-BO和BO-4Cl間具有良好的兼容性,，更傾向于形成“類合金態(tài)”,，有助于調(diào)控有源層內(nèi)給受體的相分離和分子堆積，提高激子的利用率,。其次,，由于L8-BO相較于主體系中受體BO-4Cl具有較高的LUMO能級，因此“類合金”的形成也有助于降低器件的電壓損失,。通過改變第三組分在受體中的含量,，不僅可以改善有源層的形貌，還可以平衡器件的短路電流密度和電壓損失,。當L8-BO在受體中的含量為20%時,，器件效率達到17.10%，為該類器件的最高效率值之一,。文章首次提出培養(yǎng)晶體的方法證明兩種分子的兼容性,，并闡明三元策略是一種有效同步改善ASM-OSCs能量損失和有源層形貌的方法。
本研究得到了國家自然科學基金,，北京市自然科學基金和北京理工大學青年教師學術(shù)啟動計劃等項目的資助及北京理工大學分析測試中心的支持,。
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02348
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