office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
В последние годы перовскитные солнечные батареи (ПСБ) привлекают внимание ученых со всего мира благодаря их высокой эффективности и низкой стоимости производства. Однако для достижения максимальной производительности и стабильности критически важны материалы, обеспечивающие транспорт носителей зарядов. Особый интерес представляют полимеры, которые могут служить дырочно-транспортным материалом — компонентом, ответственным за перенос положительных носителей заряда. Недавно была синтезирована серия сопряженных полимеров (BDD-X)n на основе 5,7-бис(2-этилгексил)бензо[1,2-c:4,5-c′]дитиофен-4,8-диона (BDD), где X = B (P1), TBT (P2) и TBTBT (P3) (T — тиофен, B — бензо[c][1,2,5]тиадиазол). Научные сотрудники из Комплекса лабораторий функциональных органических и гибридных материалов изучили как изменение структуры блока X влияет на оптические и электронные свойства полимеров, морфологию их плёнок и, в конечном счете, на эффективность перовскитных солнечных батарей.  Полимер P1 с простейшей молекулярной структурой обеспечил высокую эффективность преобразования энергии (PCE) — 20,1%, превзойдя устройства на основе более сложных полимеров P2–P3 и референсного поли(триариламина) РТА. Высокая эффективность P1 обусловлена: – оптимальным положение уровня HOMO полимера по отношению к валентной зоне перовскитного полупроводника; – низкой концентрацией дефектов и подавленной рекомбинацией носителей на границе P1/перовскит; – высокой однородностью полимерной плёнки, подтверждённой атомно-силовой микроскопией и сканирующей ближнепольной ИК-микроскопией (IR s-SNOM). Расчёты методом теории функционала плотности (DFT) выявили, что строительные блоки полимеров P1–P3 взаимодействуют с поверхностью перовскита, пассивируя её дефекты через супрамолекулярные взаимодействия. Таким образом, простые сопряженные полимеры демонстрируют потенциал в качестве эффективных дырочно-транспортных материалов для ПСБ. Этот подход открывает путь к созданию стабильных и эффективных устройств для солнечной энергетики. В работе принимали участие: Е. Комиссарова, А. Мумятов – лаборатория перспективных электродных материалов для химических источников тока; В. Озерова, Л. Фролова, А. Акбулатов – группа молекулярной и гибридной электроники; Л. Гуцев – лаборатория структурной химии; С. Куклин, Н. Емельянов, П. Трошин – лаборатория функциональных материалов для электроники и медицины Ekaterina A. Komissarova, Sergei A. Kuklin, Victoria V. Ozerova, Andrey V. Maskaev, Azat F. Akbulatov, Nikita A. Emelianov, Alexander V. Mumyatov, Lavrenty G. Gutsev, Lyubov A. Frolova, Pavel A. Troshin// Dopant-Free Polymeric Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells: Simple Is Best! // ACS Applied Energy Materials, том 8, издание 7, страницы 4072-4079. Q-1, IF=5.4 |
В последние годы перовскитные солнечные батареи (ПСБ) привлекают внимание ученых со всего мира благодаря их высокой эффективности и низкой стоимости производства. Однако для достижения максимальной производительности и стабильности критически важны материалы, обеспечивающие транспорт носителей зарядов. Особый интерес представляют полимеры, которые могут служить дырочно-транспортным материалом — компонентом, ответственным за перенос положительных носителей заряда.
Недавно была синтезирована серия сопряженных полимеров (BDD-X)n на основе 5,7-бис(2-этилгексил)бензо[1,2-c:4,5-c′]дитиофен-4,8-диона (BDD), где X = B (P1), TBT (P2) и TBTBT (P3) (T — тиофен, B — бензо[c][1,2,5]тиадиазол). Научные сотрудники из Комплекса лабораторий функциональных органических и гибридных материалов изучили как изменение структуры блока X влияет на оптические и электронные свойства полимеров, морфологию их плёнок и, в конечном счете, на эффективность перовскитных солнечных батарей.
Полимер P1 с простейшей молекулярной структурой обеспечил высокую эффективность преобразования энергии (PCE) — 20,1%, превзойдя устройства на основе более сложных полимеров P2–P3 и референсного поли(триариламина) РТА.
Высокая эффективность P1 обусловлена:
– оптимальным положение уровня HOMO полимера по отношению к валентной зоне перовскитного полупроводника;
– низкой концентрацией дефектов и подавленной рекомбинацией носителей на границе P1/перовскит;
– высокой однородностью полимерной плёнки, подтверждённой атомно-силовой микроскопией и сканирующей ближнепольной ИК-микроскопией (IR s-SNOM).
Расчёты методом теории функционала плотности (DFT) выявили, что строительные блоки полимеров P1–P3 взаимодействуют с поверхностью перовскита, пассивируя её дефекты через супрамолекулярные взаимодействия.
Таким образом, простые сопряженные полимеры демонстрируют потенциал в качестве эффективных дырочно-транспортных материалов для ПСБ. Этот подход открывает путь к созданию стабильных и эффективных устройств для солнечной энергетики.
В работе принимали участие: Е. Комиссарова, А. Мумятов – лаборатория перспективных электродных материалов для химических источников тока; В. Озерова, Л. Фролова, А. Акбулатов – группа молекулярной и гибридной электроники; Л. Гуцев – лаборатория структурной химии; С. Куклин, Н. Емельянов, П. Трошин – лаборатория функциональных материалов для электроники и медицины
Ekaterina A. Komissarova, Sergei A. Kuklin, Victoria V. Ozerova, Andrey V. Maskaev, Azat F. Akbulatov, Nikita A. Emelianov, Alexander V. Mumyatov, Lavrenty G. Gutsev, Lyubov A. Frolova, Pavel A. Troshin// Dopant-Free Polymeric Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells: Simple Is Best! // ACS Applied Energy Materials, том 8, издание 7, страницы 4072-4079. Q-1, IF=5.4