亚洲五月天一区二区三区-日本午夜福利视频在线-日本欧美一区二区不卡免费-日韩深夜视频在线观看

  • 行业咨询
  • 品牌营销
  • 集微资讯
  • 知识产权
  • 集微职场
  • 集微投融资
  • 集微企业库
搜索
爱集微APP下载

扫码下载APP

爱集微APP扫码下载
集微logo
资讯集微报告舆情JiweiGPT企业洞察
2025第九届集微半导体大会集微视频
登录登录
bg_img
search_logo
大家都在搜

北理工團隊在有機太陽能電池非對稱受體材料構(gòu)筑方面取得新進展

作者: 集小微 06-27 16:05
相關(guān)輿情 AI解讀 生成海報
來源:北京理工大學 #北理工#
9w

近日,北京理工大學化學與化工學院王金亮教授團隊在新型非對稱硒取代小分子受體材料構(gòu)筑及其在高性能有機太陽能電池器件化應用方面取得重要進展。相關(guān)成果以 “Multiple-Asymmetric Molecular Engineering Enables Regioregular Selenium-Substituted Acceptor with High Efficiency and Ultra-low Energy Loss in Binary Organic Solar Cells”為題,作為熱點論文發(fā)表在國際化學頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202506795)上。北京理工大學為第一通訊單位,化學與化工學院王金亮教授和武漢大學閔杰教授為共同通訊作者,化學與化工學院博士研究生楊燦和武漢大學博士研究生高遠為該論文的共同第一作者。

在“雙碳”戰(zhàn)略背景下,作為新一代光伏技術(shù)的代表之一,有機太陽能電池(OSCs)因其具有良好的溶液加工性、輕、薄、柔、半透明等特性而受到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,并在便攜可穿戴電子、光伏建筑一體化等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的商業(yè)應用潛力。但與晶硅和鈣鈦礦等無機材料的太陽能電池相比,有機太陽能電池仍然面臨因其有機活性層材料具有激子結(jié)合能大和載流子遷移率低的固有特性,導致相對較低的開路電壓( V OC)和較大的能量損失( E loss),尤其是嚴重的非輻射復合能量損失(Δ E 3),進而導致相對低的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)。因此,通過采用創(chuàng)新的分子工程來精準調(diào)控小分子受體(SMA)的分子間晶體堆積,并同時實現(xiàn)具有較高效率和較低能損的高性能二元OSC是目前該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學問題之一。

圖1. 四個非對稱硒取代受體材料的分子設(shè)計策略、分子結(jié)構(gòu)及其光電性質(zhì)和能級分布

針對上述的關(guān)鍵科學問題,國家級領(lǐng)軍人才王金亮教授團隊在前期非對稱取代的有機小分子太陽能電池受體材料的創(chuàng)制及其在高性能有機太陽能電池中的應用研究工作( Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60 , 19241, ESI高被引論文; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62 , e202216340,ESI高被引論文; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62 , e202313016; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 , e202209454; Energy Environ. Sci ., 2022, 15 , 320,ESI高被引論文等)的基礎(chǔ)上,為了實現(xiàn)更高光電轉(zhuǎn)化效率和兼具較低能損的非對稱小分子受體材料體系,最近采用一種“核心-側(cè)鏈-端基”多重非對稱的分子工程,通過調(diào)控端基外圍氟原子和氯原子取代數(shù)量和位置,設(shè)計合成了兩個雙重非對稱的小分子受體(DASe-4F和 DASe-4Cl)和一對三重非對稱的異構(gòu)化小分子受體(TASe-2Cl2F和TASe-2F2Cl),其具有相同的雙重非對稱的硒取代中心核,但具有四種不同氟/氯原子取代數(shù)量和取代位置的端基(四氟、四氯、雙氯雙氟、雙氟雙氯)(圖1)。系統(tǒng)地探討了四種區(qū)域規(guī)整的多重非對稱小分子受體的光電行為、分子間堆積的單晶結(jié)構(gòu)、與聚合物給體PM1的共混形態(tài)以及對相應OSCs的光伏性能和能量損失的影響。

圖2. A- O SeF, DASe-4Cl, TASe-2F2Cl的晶體堆積模式及其對應的3D網(wǎng)狀堆積結(jié)構(gòu)

單晶堆積模型(圖2)分析表明:相比于單一非對稱的硒取代核心的A- O SeF,“核心硒取代-側(cè)鏈”雙重非對稱的核心骨架導致了受體分子3D堆積模式的改變;具有二氟/二氯雜化端基的三重非對稱受體TASe-2F2Cl呈現(xiàn)出較大的分子間電子耦合相互作用以及更加緊密有序的3D網(wǎng)狀堆積,進一步促進了電荷傳輸性能的提升。從DASe-4F到TASe-2Cl2F、TASe-2F2Cl和DASe-4Cl,純相薄膜中的帶隙變窄,LUMO能級略有降低,分子偶極矩逐漸增大(圖1)。將其分別與聚合物給體PM1共混后,基于PM1:TASe-2F2Cl的共混膜呈現(xiàn)出更明顯的“face-on”分子取向、更緊密的分子間堆積和增強的結(jié)晶性以及更合適的相分離形貌。結(jié)果,基于PM1:TASe-2F2Cl的二元器件效率高達19.32%,明顯高于基于PM1:DASe-4F (18.27%),PM1:DASe-4Cl (17.25%),PM1:TASe-2Cl2F (16.30%)的器件結(jié)果(圖3)?;赑M1:TASe-2F2Cl的二元器件取得優(yōu)異的性能主要歸因于其有效的激子解離和電荷收集、更平衡的電荷傳輸、利好的相分離形貌以及超低的 E loss(0.514 eV)和Δ E 3(0.179 eV)。令人印象深刻的是,19.32%的PCE以及0.514 eV的 E loss和0.179 eV的Δ E 3這樣一個結(jié)果是基于硒取代核心的非對稱小分子受體在二元本體異質(zhì)結(jié)型有機太陽能電池器件中的最高值。此外,TASe-2F2Cl與其他流行的聚合物給體(如D18和PM6)匹配后表現(xiàn)出良好的普適性,在相應的二元器件中呈現(xiàn)出了不錯的PCE值和超低的能損。

綜上所述,這項系統(tǒng)性的工作為結(jié)合雙重非對稱的硒取代中心核(DAD核心)以及氟/氯代端基雜化數(shù)量和位置的調(diào)制提供了寶貴的見解,并強調(diào)了“端基-核心-側(cè)鏈”三重非對稱的分子設(shè)計策略是調(diào)節(jié)分子堆積行為和混溶性、改善器件性能參數(shù)之間的權(quán)衡、實現(xiàn)效率突破以及同步打破硒基受體的二元OSC中能損極限的頗具前景的有效途徑之一。

圖3. 四種非對稱硒取代受體材料的有機太陽能電池器件性能對比

上述研究工作得到了國家自然科學基金項目、國家級青年人才項目、北京市自然科學基金本科生“啟研”計劃、北京理工大學特立青年學者計劃、北京理工大學研究生科研水平和創(chuàng)新能力提升專項計劃重點項目、特立學生科技創(chuàng)新團隊項目以及北京市光電轉(zhuǎn)換材料重點實驗室和北京理工大學分析測試中心的支持。北京大學姚澤凡副研究員、韓國高麗大學Han Young Woo教授、化學與化工學院安橋石特別研究員和王楠副教授、中科院化學所朱曉張研究員團隊給予了大力支持。

責編: 集小微
來源:北京理工大學 #北理工#
分享至:
THE END
相關(guān)推薦
  • 北理工團隊在鐵電拓撲結(jié)構(gòu)研究中取得重要進展

  • 北理工團隊在利用揮發(fā)性固體添加劑構(gòu)筑高效率鑄態(tài)有機太陽能電池研究中取得重要進展

  • 北理工團隊在應變梯度調(diào)控磁疇中取得重要進展

  • 北理工團隊在準晶超導機理領(lǐng)域取得重要進展

  • 北理工課題組在兩層碳原子賦能超靈敏加速度探測方面取得重要進展

  • 北理工團隊在電動汽車能量管理研究方面取得新進展

评论

文明上网理性发言,请遵守新闻评论服务协议

登录参与评论

0/1000

提交内容
    没有更多评论
集小微

微信:

郵箱:


4568文章總數(shù)
7509.9w總瀏覽量
最近發(fā)布
  • 北理工團隊在鐵電拓撲結(jié)構(gòu)研究中取得重要進展

    4小時前

  • 電子學院彭超團隊在手性激光領(lǐng)域取得重大進展

    4小時前

  • 榮耀MagicBook Art 14 2025發(fā)布:1kg、1cm,8499元起

    4小時前

  • 特斯拉Q2銷量創(chuàng)史上最大滑坡,為何華爾街一點不慌?

    4小時前

  • 傳富士康數(shù)百中國大陸工程師撤離印度iPhone工廠

    9小時前

最新資訊
  • 兆馳半導體聲明:有不法廠商冒充公司銷售偽劣芯片產(chǎn)品

    15分鐘前

  • 永太科技等12被告被天賜材料起訴索賠8.88億元

    30分鐘前

  • 西電校友論壇即將開幕,議程出爐!邀您共襄盛舉

    2小時前

  • 探秘“芯”世界丨電子設(shè)備的核心基石,功率半導體究竟是什么?

    2小時前

  • 消息稱三星因缺乏客戶推遲美國芯片工廠竣工時間

    2小時前

  • 航順劉吉平連續(xù)登陸央視專訪 央視新聞/深圳衛(wèi)視/江西衛(wèi)視等

    3小時前

關(guān)閉
加載

PDF 加載中...

集微logo
網(wǎng)站首頁 版權(quán)聲明 集微招聘 聯(lián)系我們 網(wǎng)站地圖 關(guān)于我們 商務合作 rss訂閱

聯(lián)系電話:

0592-6892326

新聞投稿:

laoyaoba@gmail.com

商務合作:

chenhao@ijiwei.com

問題反饋:

1574400753 (QQ)

集微官方微信

官方微信

集微官方微博

官方微博

集微app

APP下載

Copyright 2007-2023?IJiWei.com?Inc.All rights reserved | 閩ICP備17032949號

閩公網(wǎng)安備 35020502000344號

感谢您访问我们的网站,您可能还对以下资源感兴趣:

亚洲五月天一区二区三区-日本午夜福利视频在线-日本欧美一区二区不卡免费-日韩深夜视频在线观看