A-D-A型有機受體小分子的核心大π共軛單元結(jié)構(gòu)對其光伏電池穩(wěn)定性的影響
發(fā)布時間：2021-12-18 22:55
給受體材料的分子結(jié)構(gòu)不僅對聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率具有決定性作用,更對其穩(wěn)定性具有重要影響。選取三種結(jié)構(gòu)相似的A-D-A型受體小分子（FBR、IDFBR和IDTBR）與P3HT共混制備電池器件并考察器件穩(wěn)定性,探究分子結(jié)構(gòu)對電池穩(wěn)定性的影響。IDFBR和IDTBR是由FBR的π-共軛內(nèi)核苯環(huán)以及噻吩環(huán)稠化得到的分子。研究發(fā)現(xiàn),苯環(huán)稠化的IDFBR與FBR具有相似的吸收光譜和光學(xué)帶隙;而噻吩環(huán)稠化的IDTBR具有更窄的光學(xué)帶隙。原子力顯微鏡和X-射線衍射分析結(jié)果表明,P3HT:IDFBR體系中的P3HT表現(xiàn)出明顯的自身結(jié)晶,而IDTBR及FBR則與P3HT形成了共混結(jié)晶,降低了P3HT自身的結(jié)晶性能。器件性能結(jié)果表明,基于IDFBR的光伏電池具有更高的開路電壓(VOC為0.86 V),而IDTBR則具有更高的短路電流(JSC為12.41 mA/cm2).P3HT:IDTBR基光伏電池的最優(yōu)光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5.80%,同時該光伏電池還展示出良好的穩(wěn)定性,器件在持續(xù)光照500 h后性能沒有出現(xiàn)衰減。研究結(jié)果表明,P3HT...
【文章來源】：太原理工大學(xué)學(xué)報. 2020,51(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
P3HT:NFA器件歸一化衰減曲線
為了進(jìn)一步考察P3HT:NFA薄膜形貌之間的差異,通過AFM和XRD對三種固體薄膜的表面形貌以及內(nèi)部結(jié)晶性進(jìn)行表征。圖3是P3HT:NFA薄膜的AFM圖譜�？梢钥吹�,三種薄膜的形貌差別較大,其中,P3HT:FBR薄膜的表面呈無規(guī)納米粒子聚集狀(圖3(a)),薄膜的表面均方粗糙度(RMS)為3.74 nm。相比之下P3HT:IDFBR薄膜的表面較為平整(RMS=2.76 nm),且P3HT納米纖維清晰可見[22],這表明IDFBR與P3HT共混時IDFBR并不能改變P3HT的結(jié)晶。P3HT:IDTBR薄膜表面則呈現(xiàn)塊狀形貌,無明顯的P3HT納米纖維結(jié)構(gòu),薄膜具有較大的表面粗糙度,其RMS達(dá)到13.14 nm,表明IDTBR與P3HT具有較好的分子相容性,IDTBR的摻入明顯地改變了P3HT的結(jié)晶性,推測形成了共混結(jié)晶相。由此可知,不同受體材料對于P3HT在成膜過程中的結(jié)晶行為有較大的影響。圖4是P3HT:NFA薄膜的XRD圖譜,從圖可以看出,三種固體薄膜都在5.4°處檢測出P3HT的XRD特征衍射峰,對應(yīng)的晶格間距d為1.61 nm.這一衍射峰位置與P3HT:PC61BM的衍射峰位置相一致,對應(yīng)P3HT分子的(100)晶面[23]。因此在這三個NFA體系中,微納尺度下P3HT依然形成自身的結(jié)晶。然而,在這三種混合薄膜中,P3HT的XRD峰強有較大的不同。其中,P3HT:IDFBR薄膜的P3HT衍射峰最強,而P3HT:IDTBR最弱。這表明IDFBR與P3HT的相容性較差,共混薄膜中P3HT存在顯著自身結(jié)晶行為。而在P3HT:IDTBR中,由于IDTBR與P3HT具有良好的相容性,因此降低了活性層中P3HT自身的結(jié)晶,進(jìn)而形成非常粗糙的表面形貌。
圖4是P3HT:NFA薄膜的XRD圖譜,從圖可以看出,三種固體薄膜都在5.4°處檢測出P3HT的XRD特征衍射峰,對應(yīng)的晶格間距d為1.61 nm.這一衍射峰位置與P3HT:PC61BM的衍射峰位置相一致,對應(yīng)P3HT分子的(100)晶面[23]。因此在這三個NFA體系中,微納尺度下P3HT依然形成自身的結(jié)晶。然而,在這三種混合薄膜中,P3HT的XRD峰強有較大的不同。其中,P3HT:IDFBR薄膜的P3HT衍射峰最強,而P3HT:IDTBR最弱。這表明IDFBR與P3HT的相容性較差,共混薄膜中P3HT存在顯著自身結(jié)晶行為。而在P3HT:IDTBR中,由于IDTBR與P3HT具有良好的相容性,因此降低了活性層中P3HT自身的結(jié)晶,進(jìn)而形成非常粗糙的表面形貌。2.3 P3HT:NFA器件光伏性能
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有機太陽電池效率突破18%（英文）[J]. 劉啟世,江宇凡,金柯,秦建強,許金桂,李文婷,熊驥,劉金鳳,肖作,孫寬,楊上峰,張小濤,丁黎明. Science Bulletin. 2020(04)
本文編號：3543313
【文章來源】：太原理工大學(xué)學(xué)報. 2020,51(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
P3HT:NFA器件歸一化衰減曲線
為了進(jìn)一步考察P3HT:NFA薄膜形貌之間的差異,通過AFM和XRD對三種固體薄膜的表面形貌以及內(nèi)部結(jié)晶性進(jìn)行表征。圖3是P3HT:NFA薄膜的AFM圖譜�？梢钥吹�,三種薄膜的形貌差別較大,其中,P3HT:FBR薄膜的表面呈無規(guī)納米粒子聚集狀(圖3(a)),薄膜的表面均方粗糙度(RMS)為3.74 nm。相比之下P3HT:IDFBR薄膜的表面較為平整(RMS=2.76 nm),且P3HT納米纖維清晰可見[22],這表明IDFBR與P3HT共混時IDFBR并不能改變P3HT的結(jié)晶。P3HT:IDTBR薄膜表面則呈現(xiàn)塊狀形貌,無明顯的P3HT納米纖維結(jié)構(gòu),薄膜具有較大的表面粗糙度,其RMS達(dá)到13.14 nm,表明IDTBR與P3HT具有較好的分子相容性,IDTBR的摻入明顯地改變了P3HT的結(jié)晶性,推測形成了共混結(jié)晶相。由此可知,不同受體材料對于P3HT在成膜過程中的結(jié)晶行為有較大的影響。圖4是P3HT:NFA薄膜的XRD圖譜,從圖可以看出,三種固體薄膜都在5.4°處檢測出P3HT的XRD特征衍射峰,對應(yīng)的晶格間距d為1.61 nm.這一衍射峰位置與P3HT:PC61BM的衍射峰位置相一致,對應(yīng)P3HT分子的(100)晶面[23]。因此在這三個NFA體系中,微納尺度下P3HT依然形成自身的結(jié)晶。然而,在這三種混合薄膜中,P3HT的XRD峰強有較大的不同。其中,P3HT:IDFBR薄膜的P3HT衍射峰最強,而P3HT:IDTBR最弱。這表明IDFBR與P3HT的相容性較差,共混薄膜中P3HT存在顯著自身結(jié)晶行為。而在P3HT:IDTBR中,由于IDTBR與P3HT具有良好的相容性,因此降低了活性層中P3HT自身的結(jié)晶,進(jìn)而形成非常粗糙的表面形貌。
圖4是P3HT:NFA薄膜的XRD圖譜,從圖可以看出,三種固體薄膜都在5.4°處檢測出P3HT的XRD特征衍射峰,對應(yīng)的晶格間距d為1.61 nm.這一衍射峰位置與P3HT:PC61BM的衍射峰位置相一致,對應(yīng)P3HT分子的(100)晶面[23]。因此在這三個NFA體系中,微納尺度下P3HT依然形成自身的結(jié)晶。然而,在這三種混合薄膜中,P3HT的XRD峰強有較大的不同。其中,P3HT:IDFBR薄膜的P3HT衍射峰最強,而P3HT:IDTBR最弱。這表明IDFBR與P3HT的相容性較差,共混薄膜中P3HT存在顯著自身結(jié)晶行為。而在P3HT:IDTBR中,由于IDTBR與P3HT具有良好的相容性,因此降低了活性層中P3HT自身的結(jié)晶,進(jìn)而形成非常粗糙的表面形貌。2.3 P3HT:NFA器件光伏性能
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有機太陽電池效率突破18%（英文）[J]. 劉啟世,江宇凡,金柯,秦建強,許金桂,李文婷,熊驥,劉金鳳,肖作,孫寬,楊上峰,張小濤,丁黎明. Science Bulletin. 2020(04)
本文編號：3543313
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