Sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Prof. Ge Ziyi di Institut Material Ningbo Teknologi dan Teknik Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok telah mengusulkan strategi utama untuk mengoptimalkan komponen tamu guna meminimalkan kehilangan tegangan non-radiasi dan dengan demikian mencapai sel surya organik terner (OSC) dengan efisiensi tinggi.
Karya ini diterbitkan di advanced Material.
OSC telah menarik banyak perhatian di bidang perangkat elektronik organik karena bobotnya yang ringan, fleksibilitas mekanis yang baik, dan transparansi. Strategi terner, di mana komponen tamu dimasukkan ke dalam sistem biner host, dianggap sebagai salah satu cara paling efektif dan mudah untuk mencapai OSC dengan efisiensi konversi daya (PCE) yang sangat baik.
Berbagai komponen tamu yang efisien telah dikembangkan untuk sistem host biner, namun masih belum ada cara efektif untuk memprediksi efektivitas komponen tamu dalam meningkatkan efisiensi perangkat.
Dengan menggunakan perhitungan teori fungsional densitas, para peneliti merancang dan mensintesis tiga akseptor non-fullerene (ANF) asimetris dengan distribusi potensial elektrostatis (ESP) berbeda, yaitu ANF-1, ANF-2, dan ANF-3.
Ketiga ANF ini digunakan sebagai akseptor tamu di sistem host D18:N3 yang terkenal. Kemudian pengaruh pengenalan komponen tamu pada sifat fotovoltaik diselidiki secara cermat.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa perbedaan ESP yang besar antara akseptor tamu dan sistem inang menyebabkan interaksi antarmolekul yang kuat dan ketercampuran yang tinggi dari kedua molekul, yang meningkatkan efisiensi pendaran film campuran dan hasil kuantum electroluminescence (EQE).EL) perangkat, sehingga mengurangi kehilangan tegangan OSC terner.
Dibandingkan dengan film terner berbasis ANF-1 dan ANF-2, film terner berbasis ANF-3 menunjukkan perbedaan ESP yang lebih besar antara akseptor tamu dan akseptor tuan rumah, sehingga menunjukkan mobilitas yang lebih tinggi dan lebih seimbang, serta ukuran pemisahan fase yang lebih kecil. berkontribusi pada transportasi biaya yang lebih efektif.
Hasilnya, OSC terner D18:N3:ANF-3 mencapai PCE tertinggi sebesar 18.93% dengan kehilangan tegangan rendah sebesar 0.236 eV.
Pekerjaan ini memberikan pedoman penting untuk merancang akseptor tamu efisiensi tinggi untuk lebih meningkatkan tegangan rangkaian terbuka di OSC terner: meningkatkan perbedaan ESP antara akseptor tamu dan akseptor host.
Selain itu, aturan ini telah diverifikasi di OSC ternary efisiensi tinggi lainnya yang dilaporkan, menunjukkan sifat umum yang sangat baik.
Studi ini dapat menjelaskan desain dan pengembangan OSC sambungan tunggal dengan PCE di atas 20%.