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中科院化學(xué)所朱曉張/劉峰，最新Nature Energy！

第一作者：Yuanyuan Jiang, Shaoming Sun, Renjie Xu

通訊作者：朱曉張，劉峰

通訊單位：中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所

論文速覽

對(duì)于有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）而言，要彌補(bǔ)與肖克利-奎塞極限之間的差距，必須同時(shí)降低高開(kāi)路電壓下的能量損耗，提高光利用率以增強(qiáng)短路電流密度，并通過(guò)分子設(shè)計(jì)和器件工程保持高填充系數(shù)的理想納米形態(tài)。

本文通過(guò)設(shè)計(jì)并合成了一種具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的非富勒烯受體（Z8），該受體通過(guò)引入苯基來(lái)形成三元有機(jī)太陽(yáng)能電池中的合金受體。這種不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)有效減少了非輻射能量損失和電荷復(fù)合，同時(shí)苯基取代的烷基側(cè)鏈改善了分子間相互作用，提高了薄膜的納米形貌，實(shí)現(xiàn)了高效的激子解離和減少的電荷復(fù)合。研究團(tuán)隊(duì)展示了基于D18: Z8: L8-BO三元混合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池，效率達(dá)到了20.2%（認(rèn)證效率為19.8%）。

通過(guò)理論計(jì)算，研究了光子和載流子損失的整體分布，并分析了開(kāi)路電壓、短路電流密度和填充因子的潛在改進(jìn)空間，為有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的進(jìn)一步發(fā)展提供了合理指導(dǎo)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：材料和器件性能。

圖2：電荷動(dòng)力學(xué)分析。

圖3：形貌表征。

圖4：理論計(jì)算。

總結(jié)展望

本研究通過(guò)引入具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和苯基取代烷基側(cè)鏈的非富勒烯受體Z8，實(shí)現(xiàn)了與L8-BO形成的合金受體，顯著提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率至20.2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算表明，Z8的引入不僅減少了能量損失和電荷復(fù)合，而且通過(guò)改善分子間相互作用和納米形貌，提高了激子解離和電荷傳輸效率。

此外，研究還對(duì)光子和載流子損失進(jìn)行了詳細(xì)分析，為進(jìn)一步提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能提供了明確的方向。未來(lái)的工作將集中在材料創(chuàng)新和器件工程上，以期達(dá)到更高的光電轉(zhuǎn)換效率，推動(dòng)有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Non-fullerene acceptor with asymmetric structure and phenyl-substituted alkyl side chain for 20.2% efficiency organic solar cells

期刊：Nature Energy

DOI：10.1038/s41560-024-01557-z

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/13/a6bd3598dd/

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