Nyligen gjorde ett team under ledning av professor Bao Xichang från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, kinesiska vetenskapsakademin, betydande framsteg i forskningen om nya oligomera acceptorer med flera armar. De utvecklade två typer av oligomera acceptorer med flera armar, 3BY och 3QY, och genom att justera styvheten och flexibiliteten hos den icke-konjugerade kärnenheten, uppnådde de kontroll över konfigurationen och aggregeringstillståndet för de perifera funktionella armarna, vilket förbättrade den fotovoltaiska effektiviteten och stabilitet hos organiska solceller.
Till skillnad från traditionella stela π-konjugerade kärnor, ger den icke-konjugerade strukturen som används i denna studie högre flexibilitet och anpassningsförmåga till materialen, vilket minskar kärnenhetens begränsningar på oligomerens konfiguration och aggregationsbeteende. Dessutom introducerade forskningen multidimensionella icke-kovalenta molekylära interaktioner vid det icke-konjugerade centret, vilket möjliggör en mer förfinad optimering av intermolekylär stapling och blandningsdynamiken hos acceptorn. Studien visade att genom att använda polymer PM6 som givare, uppnådde solcellscellen baserad på 3QY en effektkonverteringseffektivitet (PCE) på 19,27 % (med en auktoritativ verifierad effektivitet på 18,80 %), vilket överträffade enheter baserade på 3BY. Detta är den högsta effektiviteten som rapporterats för oligomera acceptorer hittills. Ännu viktigare är att den nya oligomerens stora molekylstorlek ökade glasövergångstemperaturen avsevärt, undertryckte den molekylära diffusionshastigheten under enhetens drift och förbättrade stabiliteten hos den fotovoltaiska enheten. Under kontinuerlig uppvärmning vid 80 grader översteg T80% livslängd för PM6:3QY solcellscellen 3000 timmar.
Denna forskning klargjorde det inneboende struktur-prestandaförhållandet för oligomera acceptorer med flera armar och föreslog en ny designstrategi för oligomera acceptorer baserad på icke-konjugerade kärnor. Det ger nya insikter för utveckling av högeffektiva och stabila organiska solceller.
De relaterade forskningsresultaten publicerades i Energy & Environmental Science. Studien stöddes bland annat av National Natural Science Foundation, Young Innovation Promotion Association of the Chinese Academy of Sciences, China Postdoctoral Science Foundation och Shandong Provincial Postdoctoral Innovation Talent Support Program.