16 января 2024
Разработаны и синтезированы новые широкозонный сопряженный полимер Р и среднезонный нефуллереновый акцептор (IDT TC) в качестве активных материалов для полимерных солнечных фотоэлементов (ПСФ). Спектр поглощения IDT TC варьируется в пределах от 300 до 760 нм, а уровни ВЗМО и НСМО равны -5,55 и -3,83 эВ соответственно. В отличие от коммерческого акцептора IDT-IC, IDT-TC показал более высоколежащий уровень LUMO, что благоприятствует достижению высокого напряжения холостого хода.
Более того, IDT-TC продемонстрировал высокую кристалличность и подвижность электронов, чем IDT-IC. ПСФ на основе бинарных смесей P:IDT-TC, P: IDT-IC и P:IDT-IC-Cl достигли эффективности 14.26, 11.56 и 13.34% соответственно. Поскольку спектры поглощения узкозонного IDT-IC-Cl и IDT-TC комплементарны, мы включили IDT-TC в бинарную смесь P:IDT-IC-Cl в качестве третьего гостевого акцептора для построения тройных ПСФ, воспользовавшись преимуществами более высоких значений Vхх для бинарного IDT-IC-Cl и более высоких значений Vхх и FF для бинарного ПСФ на основе IDT-TC. ПСФ на основе нанокомпозита P:IDT-TC:IDT-IC-Cl, продемонстрировал эффективность 16,44%, что существенно выше, чем у соответствующих бинарных ПСФ. Улучшение эффективности тройного ПСФ объясняется более эффективным использованием экситонов посредством передачи энергии от IDT-TC к IDT-IC-Cl, меньшей рекомбинацией и более сбалансированным транспортом зарядов, подходящим наномасштабным разделением фаз.
Работа выполнена в ИНЭОС РАН под руководством академика Хохлова А.Р. Кештовым М.Л. и Шикиным Д.Я. при участии проф. химико-технологического факультета ТвГУ Алексеева В.Г.
(информация сайта https://vk.com/ineos_ras )