Kumpulan penyelidikan yang diketuai oleh Prof. Ge Ziyi di Institut Bahan Ningbo Teknologi dan Kejuruteraan Akademi Sains China telah mencadangkan strategi utama untuk mengoptimumkan komponen tetamu untuk meminimumkan kehilangan voltan bukan sinaran dan dengan itu mencapai sel solar organik ternary (OSC) berkecekapan tinggi.
Karya ini diterbitkan dalam Bahan Termaju.
OSC telah menarik perhatian yang besar dalam bidang peranti elektronik organik kerana beratnya yang ringan, fleksibiliti mekanikal yang baik dan ketelusan. Strategi ternary, di mana komponen tetamu diperkenalkan ke dalam sistem binari hos, dianggap sebagai salah satu cara paling berkesan dan mudah untuk mencapai OSC dengan kecekapan penukaran kuasa (PCE) yang cemerlang.
Pelbagai komponen tetamu yang cekap telah dibangunkan untuk sistem hos binari, tetapi masih tiada cara berkesan untuk meramalkan keberkesanan komponen tetamu dalam meningkatkan kecekapan peranti.
Menggunakan pengiraan teori fungsi ketumpatan, para penyelidik mereka bentuk dan mensintesis tiga penerima bukan fullerene (ANF) asimetri dengan taburan potensi elektrostatik (ESP) yang berbeza, iaitu ANF-1, ANF-2, dan ANF-3.
Ketiga-tiga ANF ini digunakan sebagai penerima tetamu dalam sistem hos terkenal D18:N3. Kemudian kesan pengenalan komponen tetamu pada sifat fotovoltaik telah disiasat dengan teliti.
Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa perbezaan ESP yang besar antara penerima tetamu dan sistem hos membawa kepada interaksi antara molekul yang kuat dan kebolehcampuran yang tinggi bagi kedua-dua molekul, yang meningkatkan kecekapan pendarfluor filem campuran dan hasil kuantum electroluminescence (EQE).EL) peranti, dengan itu mengurangkan kehilangan voltan OSC ternary.
Berbanding dengan filem ternary berasaskan ANF-1 dan ANF-2, filem ternary berasaskan ANF-3 mempamerkan perbezaan ESP yang lebih besar antara penerima tetamu dan penerima hos, sekali gus mempamerkan mobiliti yang lebih tinggi dan seimbang, dan saiz pemisahan fasa yang lebih kecil, menyumbang kepada pengangkutan caj yang lebih berkesan.
Hasilnya, OSC ternary D18:N3:ANF-3 mencapai PCE tertinggi sebanyak 18.93% dengan kehilangan voltan rendah sebanyak 0.236 eV.
Kerja ini menyediakan garis panduan penting untuk mereka bentuk penerima tetamu berkecekapan tinggi untuk meningkatkan lagi voltan litar terbuka dalam OSC ternary: meningkatkan perbezaan ESP antara penerima tetamu dan penerima hos.
Tambahan pula, peraturan ini telah disahkan dalam OSC ternary berkecekapan tinggi lain yang dilaporkan, menunjukkan keluasannya yang sangat baik.
Kajian ini mungkin memberi penerangan tentang reka bentuk dan pembangunan OSC simpang tunggal dengan PCE melebihi 20%.