A-D-A型有机受体小分子的核心大π共轭单元结构对其光伏电池稳定性的影响

作者：谷惠民; 闫翎鹏; 刘博文; 李泽睿; 杨永珍^*; 马昌期^*

来源：太原理工大学学报, 2020, 51(06): 781-788.

DOI：10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2020.06.001

• 聚合物太阳能电池
• 非富勒烯受体
• 分子构效关系
• 稳定性
• 分子结晶

给受体材料的分子结构不仅对聚合物太阳能电池的光电转换效率具有决定性作用,更对其稳定性具有重要影响。选取三种结构相似的A-D-A型受体小分子(FBR、IDFBR和IDTBR)与P3HT共混制备电池器件并考察器件稳定性,探究分子结构对电池稳定性的影响。IDFBR和IDTBR是由FBR的π-共轭内核苯环以及噻吩环稠化得到的分子。研究发现,苯环稠化的IDFBR与FBR具有相似的吸收光谱和光学带隙;而噻吩环稠化的IDTBR具有更窄的光学带隙。原子力显微镜和X-射线衍射分析结果表明,P3HT:IDFBR体系中的P3HT表现出明显的自身结晶,而IDTBR及FBR则与P3HT形成了共混结晶,降低了P3HT自身的结晶性能。器件性能结果表明,基于IDFBR的光伏电池具有更高的开路电压(VOC为0.86 V),而IDTBR则具有更高的短路电流(JSC为12.41 mA/cm2).P3HT:IDTBR基光伏电池的最优光电转换效率可达5.80%,同时该光伏电池还展示出良好的稳定性,器件在持续光照500 h后性能没有出现衰减。研究结果表明,P3HT:IDTBR光伏体系很好地兼顾了材料成本、器件效率和稳定性3个方面的平衡,极具应用前景。

• 单位
  中国科学院; 太原理工大学