蘇州大學(xué)李永舫院士團(tuán)隊李耀文教授AM:?在非鹵溶劑加工的有機太陽能電池方面取得新進(jìn)展
蘇州大學(xué)李永舫院士團(tuán)隊李耀文教授AM:?在非鹵溶劑加工的有機太陽能電池方面取得新進(jìn)展
Polymer-science
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有機太陽能電池(OSCs)因其具有輕質(zhì)、本征柔性、可高通量溶液印刷等優(yōu)點,在便攜式能源、光伏建筑一體化方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景,引起了廣泛關(guān)注。目前,實驗室基于氯仿加工的小面積OSCs認(rèn)證效率(PCE)已經(jīng)突破19.7%。然而,一方面,高毒性的氯仿對人類健康和自然環(huán)境威脅嚴(yán)重;另一方面,氯仿的高揮發(fā)性會導(dǎo)致大面積刮涂制備時,活性層溶液濃度急劇變化,造成薄膜的宏觀分布不均勻,這嚴(yán)重阻礙了OSCs的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。而當(dāng)使用高沸點、非鹵溶劑加工活性層時,緩慢的溶劑揮發(fā)會延長分子聚集時間,導(dǎo)致高性能小分子受體(例如L8-BO)過度聚集,性能衰減嚴(yán)重。為解決這一問題,蘇州大學(xué)李耀文教授等人提出了一種異相成核劑策略來調(diào)控基于高性能小分子受體L8-BO活性層的結(jié)晶。通過在L8-BO吡咯上引入組裝性的低聚乙二醇(OEG)側(cè)鏈,作者合成了具備更低成核能壘(? G lc )和液態(tài)-晶態(tài)界面能( γ lc )的異相成核劑BTO-BO(圖1a)。在高沸點、非鹵甲苯溶劑加工活性層時,BTO-BO提供了大量晶種作為成核位點,進(jìn)而通過其與L8-BO之間的氫鍵相互作用引發(fā)了高速率、高密度的異相成核,這有效抑制了因溶劑揮發(fā)慢而導(dǎo)致的L8-BO過度聚集,獲得了具有納米尺度相分離形貌和高結(jié)晶度的活性層。基于該策略,在甲苯溶劑中制備了紀(jì)錄效率的小面積OSCs(PCE:19.42%,認(rèn)證:19.12%)和大面積OSCs組件(PCE=16.35%,認(rèn)證:15.97%),且表現(xiàn)出優(yōu)異的工作穩(wěn)定性。
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