Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Ge Ziyi tại Viện Công nghệ và Kỹ thuật Vật liệu Ninh Ba (NIMTE) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) dẫn đầu đã phát triển hai chất nhận không fullerene đồng phân và pha tạp chúng vào các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ nhị phân dựa trên D18:N3 (OSC) như một thành phần thứ ba, tạo ra các OSC bậc ba cứng và linh hoạt hiệu quả cao với hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) lần lượt là 19,3% và 18,0%.
Công trình này đã được xuất bản trong Khoa học Năng lượng & Môi trường .
Do những lợi thế về tính linh hoạt, tính di động và tính minh bạch, OSC có triển vọng đầy hứa hẹn trong lĩnh vực công nghệ năng lượng xanh. Hiện tại, chiến lược 3 bên là một trong những phương pháp hiệu quả để cải thiện hiệu quả hoạt động của các OSC. Chiến lược đồng phân hóa đã được coi là một cách hiệu quả để cải thiện hiệu quả của OSC bằng cách tối ưu hóa cấu trúc phân tử. Các nghiên cứu trước đây về hiệu ứng đồng phân đã tập trung vào các OSC nhị phân, chỉ có một số nghiên cứu về các OSC ternary.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp hai đồng phân liên hợp π lớn của các dẫn xuất Y6, tức là QX-α và QX-γ, có cùng công thức phân tử nhưng định hướng khác nhau của các vòng thiophene hợp nhất của chúng.
Hai chất đồng phân từng được giới thiệu là thành phần thứ ba trong thiết bị nhị phân dựa trên D18:N3. Do đó, ảnh hưởng của các chất đồng phân trong chất nhận khách không fullerene đối với tính chất quang điện của chúng đã được nghiên cứu chi tiết.
So với QX-γ, QX-α có momen lưỡng cực mạnh hơn, xếp chồng có trật tự hơn và năng lượng bề mặt cao hơn do các tương tác không cộng hóa trị S···N. Các OSC bậc ba dựa trên D18:N3:QX-α được phát triển đã đạt được PCE xuất sắc là 19,33%, trong khi thiết bị dựa trên D18:N3:QX-γ chỉ thể hiện PCE là 18,30%, tương đương với thiết bị nhị phân tiêu chuẩn có PCE là 18,16%.
Ngoài ra, thiết bị linh hoạt dựa trên D18:N3:QX-α đã đạt được PCE vượt trội là 18,01%, đây là giá trị cao nhất được báo cáo cho đến nay đối với OSC linh hoạt.
Sau khi được bảo quản ở nhiệt độ 85 ℃ trong 476 giờ trong hộp găng tay chứa đầy N 2 , thiết bị bậc ba dựa trên D18:N3:QX-α cho thấy khả năng duy trì hiệu quả tăng đáng kể từ 49% lên 87%, cho thấy độ ổn định nhiệt tuyệt vời.
Thiết bị bộ ba này giữ lại hơn 97% PCE ban đầu ở nhiệt độ phòng trong hơn 2.200 giờ. Ngoài ra, tuổi thọ ngoại suy T 80 của thiết bị đạt 17.000 giờ, cho thấy triển vọng rộng lớn cho ứng dụng thương mại.
Chiến lược đồng phân hóa đã cung cấp một lộ trình đầy hứa hẹn và hiệu quả để phát triển các chất chấp nhận khách không đầy đủ cho các OSC ternary hiệu quả cao ổn định.
