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Advanced Materials:武漢大學(xué)閔杰課題組在聚合物太陽(yáng)能電池制備研究中取得新進(jìn)展

來源:武漢大學(xué)      2023-05-25
導(dǎo)讀:近日,先進(jìn)材料(Advanced Materials,2023年最新影響因子:32.086)在線發(fā)表了高等研究院閔杰團(tuán)隊(duì)通過引入鉸鏈狀二聚體DT19摻雜策略實(shí)現(xiàn)了高效率且高熱穩(wěn)定聚合物太陽(yáng)能電池制備的新研究。

論文題目為“Enabling highly efficient and thermal-stable polymer solar cells throughsemi-alloy acceptors composed ofa hinge-likedimer:a versatile doping protocol”(《通過由鉸鏈狀二聚體組成的半合金受體實(shí)現(xiàn)高效且熱穩(wěn)定的聚合物太陽(yáng)能電池:一種多功能的摻雜方案》)。武漢大學(xué)高等研究院為第一署名單位,武漢大學(xué)2021級(jí)博士生萬(wàn)繼為第一作者,畢業(yè)博士生汪濤以及閔杰教授為通訊作者。

閔杰課題組成功設(shè)計(jì)并合成了一種鉸鏈狀二聚體小分子受體材料DT19(圖1a),并將其作為第三組分引入到PM1:BTP-eC9二元體系中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)于初始體系效率和熱穩(wěn)定性的協(xié)同提升。值得一提的是,PM1:BTP-eC9:DT19三元體系在120°C下加熱處理200小時(shí)后,其PCE仍保持在90%以上(圖1b)。此外,該二聚體摻雜策略對(duì)其他多種Y系列體系也表現(xiàn)出了良好的普適性,且在熱穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)三元合金受體體系。研究發(fā)現(xiàn)DT19具有特殊的鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),可以與主受體小分子形成半合金受體相,這一結(jié)構(gòu)同時(shí)會(huì)與聚合物給體之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的鏈纏結(jié)作用,有效克服了在熱應(yīng)力下活性層的過大相分離及其小分子材料的過度聚集現(xiàn)象(圖1c)。這種二聚體摻雜策略以及本研究工作的成果可以為分子設(shè)計(jì)開發(fā)提供創(chuàng)新的見解,并加快有機(jī)光伏技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程。

圖:(a)鉸鏈狀二聚體材料DT19的化學(xué)結(jié)構(gòu)式;(b)在120°C條件下處理200小時(shí)過程中,PM1:BTP-eC9,PM1:BTP-eC9:L8-BO和PM1:BTP-eC9:DT19體系的歸一化PCE變化情況;(c)本工作研究的三元合金體系和三元半合金體系在熱應(yīng)力前后活性層形態(tài)的變化示意圖。

據(jù)悉,該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的支持。

論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202302592


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