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365体育官网能源与环境工程学院常雁红副教授科研团队在《Advanced Energy Materials》期刊上发表研究成果

单位(作者):能源与环境工程学院 | 来源:本站原创 | 更新时间:2020-01-08 | 点击数:

365体育官网能源与环境工程学院常雁红副教授团队与国家纳米中心合作在《Advanced Energy Materials》(AEM)(IF:24.884)上发表题为“Constructing High-Performance All-Small-Molecule Ternary Solar Cells with the Same Third Component but Different Mechanisms for Fullerene and Non-fullerene Systems”的文章,AEM是环境能源材料领域影响因子最高的学术期刊之一。

化石能源的利用为人类的生产生活带来了极大的便利,推动了世界现代化经济的发展。但是化石能源在利用过程中也带来了严重的环境污染问题,对地球的生态环境造成了前所未有的破坏。因此人类必须开发清洁、安全、廉价的可再生能源,其中太阳能凭借其取之不尽用之不竭的优势受到人们的广泛关注。

有机太阳能电池作为一种清洁的可再生能源技术,具有成本低,质量轻,材料种类丰富,对环境污染小等独特优势,成为近年来国内外能源器件研究的热点。当前通过研发新型的有机材料对于进一步提升有机太阳能电池的能量转换效率起着至关重要的作用。传统的本体异质结型有机太阳能电池的活性层一般是由作为给体材料的小分子或聚合物和作为受体材料的富勒烯衍生物、小分子或聚合物混合而成。一直以来,活性层材料的研发、创新都是有机太阳能电池领域的研究热点,引领着有机太阳能电池的发展方向。除了材料方面的发展外,在传统二元光伏体系的基础上,通过引入合适的第三组分,再结合活性层微相形貌的优化和聚集态结构的调控手段,从而发挥出多种材料的协同效应也是当下大幅度提升有机太阳能电池光伏性能的有效途径。

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本文设计、合成了一种小分子给体光伏材料DR3TBDTT-S-E。与其对照材料DR3TBDTT和DCAO3TBDTT相比,由于在DR3TBDTT-S-E的侧链部分引入了烷硫链,端基部分引入了酯基,DR3TBDTT-S-E的LUMO和HOMO能级均得到了有效降低。将其引入到由DR3TBDTT/PC71BM和DCAO3TBDTT/IDIC组成的二元光伏体系时,三元体系的给、受体间能够形成级联形式的能级分布。这样一来,DR3TBDTT-S-E就能够发挥出接力空穴的传递作用。此外,DR3TBDTT-S-E的引入也在一定程度上优化了活性层的微相形貌和聚集态结构。最终本文所构建的两个全小分子型三元光伏体系都获得了10%以上的能量转换效率。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900190