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北京科技大学张少青副教授团队Aggregate: 以聚噻吩和聚噻吩乙烯基为供体的高效低成本有机太阳能电池

本文来源于Aggregate, 欢迎浏览!


文章信息

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Keywords: low cost,organic solar cells,poly(thiophene vinylene),poly(3-hexylthiophene),polythiophene

原文链接:https://doi.org/10.1002/agt2.111


文章简介

有机太阳能电池(OSCs)是可再生能源家族的重要成员,有着重量轻、灵活、溶液处理成本低等诸多优点和广阔的应用前景。为了提高功率转换效率(PCE),需要科学家合理地设计分子结构,如引入供电子/吸电子基团来调整电子能级和吸收光谱,连接共轭侧链提高电荷迁移率,构建刚性π共轭主链改善聚合行为等等。

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图1. (A) 高成本和低成本聚合物供体分子结构,(B) 2011-2021年基于三类低成本聚合物供体OSCs的发文数量和PEC趋势


使用最先进的聚合物供体(如PBDB-TF和D18)的OSCs可以达到超过18%的PCE,这已经跨过了实际应用的门槛。然而,这种高性能聚合物供体的合成需要昂贵的原料和复杂的合成纯化步骤,从而导致成本高、可扩展性差、不利于OSCs的工业化。因此,要发展具有应用价值的OSCs,需要对聚合物供体的化学结构进行简化。

聚噻吩(PT)和聚噻吩乙烯基(PTV)衍生物是最简单的聚合物供体之一,本文简要介绍了低成本聚合物(包括 ①聚3-己基噻吩(P3HT)、②PT衍生物和 ③PTV衍生物)制备OSCs的最新进展,并强调了调制能级、预聚集效应和D/A混溶的重要性。最后,本文还提出了实现OSCs的实际应用面临的一些挑战,包括 ①开发可扩展生产的新聚合方法,②提高OSCs长期稳定性,③提高加工环保程度,④发展低成本non-fullerene受体,为进一步的研究提供了指导和启示。

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图2. 文章内容概括

该综述以“Low-cost and efficient organic solar cells based on polythiophene- and poly(thiophene vinylene)-related donors”为题发表于Aggregate 期刊,文章的第一作者为北京科技大学博士生杨晨熠,通讯作者为北京科技大学张少青副教授。


期刊简介

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《聚集体(英文)》(Aggregate)创刊于2020年,是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊(双月刊)。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学,包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛,单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展,为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台,去分享聚集体研究的新发现和新突破,讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8,JCI指数1.47,先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。


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