449 《自然·能源》文章,尘埃落定(求订阅)
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现在有机光伏领域内关于ITIC体系的文章有很多,而魏兴思课题组是首次报道ITIC这种材料的,因此不少稿件都发到了他这边,许秋平均每个月都要审四五篇以上。
徐正宏课题组刚刚发表的一篇NC文章,许秋找早在两个月前审稿的时候就已经见过了。
他们报道了一种名为DBC-IC的非富勒烯受体材料,与PBDB-T给体材料组合,器件效率可达10.3%。
DBC-IC的分子结构有些类似于ITIC,也是ADA结构。
不过,它的中央D单元并非传统的基于sp2杂化碳碳双键,组建成的大π共轭稠环结构,而是存在sp3杂化碳碳单键的非共轭结构。
当时,许秋觉得徐正宏他们做的工作还是比较有意思的,没有盲目的跟风ITIC的结构,因此虽然效率不高,但还是给了他们一个机会——出具了大改的意见。
主要是让他们补充一些关于器件稳定性的实验数据,并深入挖掘一下非共轭的体系和共轭体系之间可能存在的异同。
现在徐正宏他们正式发表的NC文章中,已经包含了许秋提到的这两点意见。
一方面,他们对比了DBP-IC、ITIC、PCBM三个体系的稳定性,发现DBC-IC的器件稳定性稍微好一些,ITIC次之,PCBM最差,尤其是在持续光照下的稳定性。
DBC-IC可以在长时间光照条件下,比如1500个小时,保持60%以上的初始器件效率,而同样条件下ITIC的体系,效率已经衰减到50%左右,PCBM的体系,器件效率大约在200个小时持续光照的时候,就已经衰减到了0%。
另一方面,他们通过DFT模拟,发现虽然DBP-IC的中央D单元中存在碳碳单键,分子的构型可以发生一定程度的旋转,但受限于空间位阻等因素,旋转的幅度不会很大。
换言之,虽然名义上DBP-IC是非共轭的结构,但实际上还是有较强的共轭性质,并不是严格意义上的非共轭结构。
徐正宏他们补充实验得出的结论,倒是和许秋预想中的差不多。
有机光伏材料之所以能够实现光电转化,就是因为光电材料中存在大π共轭结构。
这种共轭结构可以受到光能的激发,变为激发态,产生激子,激子拆分后的电荷会沿着分子内部,或者分子间的共轭结构进行传输。
这里面有一个问题,那就是这个共轭结构吸收光能被激发的过程,其实相当于是发生了化学反应的。
通常情况下,这个化学反应是可逆的,也就是当光照停止后,材料会恢复原状。
但也存在一定的概率,使得共轭结构无法恢复,比如材料分子中的碳碳双键被打开,相当于材料内形成了缺陷。
一旦形成缺陷,就会对激子的产生和输运造成影响,进而造成光电流的损失,表现出来的结果就是器件效率低下。
因此,对于有机光伏材料
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