80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  近日，南方科技大學(xué)化學(xué)系大四本科生鐘筱蔚作為第一作者在聚合物領(lǐng)域知名期刊Macromolecules（《大分子》）上發(fā)表關(guān)于氯取代給體聚合物太陽能電池材料的最新研究成果，論文題為“Synergistic Effect of Chlorination and Selenophene: Achieving Elevated Solar Conversion in Highly Aggregated Systems”。化學(xué)系何鳳副教授為本文通訊作者。

  有機(jī)太陽電池因其成本低、質(zhì)量輕、有大面積溶液加工前景等優(yōu)點(diǎn)，受到國際范圍的廣泛關(guān)注。通過優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)來提升器件性能是許多學(xué)者的研究方向。

圖1. 給體PBT3TClSe  與  受體 PC71BM(富勒烯衍生物)

  太陽能電池的效率和開路電壓與短路電流成正比。在聚合物中引入硒酚單元可以使材料整體結(jié)構(gòu)更加規(guī)整，有結(jié)晶性，但對應(yīng)材料往往開路電壓比較低。已發(fā)表文獻(xiàn)表明，在給體材料引入氯原子可有效提高開路電壓。該研究通過協(xié)同硒酚單元和氯原子取代來研究形貌和堆積對太陽能電池器件的性能影響，設(shè)計(jì)了聚合物PBT3TClSe和PBT3TSe。

圖2. a）循環(huán)伏安掃描圖       b）能級圖

  LUMO（電子最低未占軌道）與HOMO（電子最高已占軌道）能級的差值為激發(fā)電子從給體轉(zhuǎn)移到載體所需的能量，和開路電壓成正比。器件數(shù)據(jù)表明，氯取代PBT3TClSe分子的HOMO能級降低，使得開路電壓既有一定的提升，同時(shí)也保持著相對較高的短路電流，從而獲得了較高的光電轉(zhuǎn)換效率。雖然氯取代和硒酚的結(jié)合引起了高度聚集，但因?yàn)槁仍佑形娮拥哪芰�，能引起較強(qiáng)的分子間作用，縮短分子間距離，因此二者結(jié)合有利于電荷傳輸，能使器件性能整體得到提升。

  分析數(shù)據(jù)顯示，相對PBT3TSe而言，氯取代的PBT3TClSe和PC71BM缺少明顯的熔點(diǎn)，有更高程度的混合。原子力顯微鏡(AFM)和透射電子顯微鏡(TEM)圖也能直觀地表明PBT3TClSe比起PC71BM有著更強(qiáng)烈的聚集.

圖3. 差示掃描量熱法（DSC）對聚合物的表征

另外，膜的掠入射廣角X射線譜（GIWAXS）顯示，PBT3TSe的結(jié)構(gòu)有著高比例的“面朝上”取向，有利于電荷在電極間傳輸，而PBT3TClSe則相對沒有主要的取向，但有著更短的分子距離，同樣利于電荷傳輸，因而保持著較高性能。

圖5. 聚合物混合膜的掠入射廣角X射線譜（GIWAXS）

  研究得出結(jié)論，高聚集狀態(tài)的活性層不一定導(dǎo)致器件性能下降，協(xié)同引入氯原子和硒酚可以有效地提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。這項(xiàng)成果可能給未來太陽能電池材料的發(fā)展提供新的思路。

  何鳳副教授課題組經(jīng)過過去多年的不斷努力，堅(jiān)持通過精準(zhǔn)控制分子弱相互作用調(diào)控材料結(jié)構(gòu)形貌和性能的研究思路，分別通過氯原子的Cl-S、Cl-π等超分子相互作用調(diào)控有機(jī)光電材料分子的排列方式，構(gòu)筑更加適合有機(jī)太陽電池器件的材料體系；同時(shí)利用共軛聚合物的π-π相互作用作為驅(qū)動力控制材料在不同維度上的生長速度，成功制備了二維方塊膠束，并積極探索這些二維材料的電學(xué)行為響應(yīng)。氯原子鹵鍵等非共價(jià)相互作用對控制有機(jī)分子的排列和形貌具有決定性作用，不但可獲得高度有序的材料體系，同時(shí)相應(yīng)材料性能也可得到大幅提高，例如和本研究相關(guān)的氯取代給體聚合物效率就曾達(dá)到了富勒烯類太陽電池的世界一流水平，而且器件穩(wěn)定性也得到了極大改善，引領(lǐng)了有機(jī)太陽電池領(lǐng)域?qū)β热〈闹匾暫蛷V泛研究。

  該項(xiàng)研究得到國家自然基金委、深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項(xiàng)目、南科大啟動經(jīng)費(fèi)與深圳格拉布斯研究院經(jīng)費(fèi)的支持。美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室陳偉教授提供了同步輻射測試合作。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.macromol.8b02445