有機太陽能電池可以在向可再生能源過渡的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在推進該過渡過程中,廉價的合成路線和提高電池效率是非常重要的。相比較傳統(tǒng)的硅太陽能電池,近日發(fā)現(xiàn)的一種名為“非富勒烯受體”(NFA)的新材料提供了一種具有成本效益的合成途徑,同時提供了比第一種有機太陽能電池更高的效率。
這些“非富勒烯受體”材料具有為太陽能電池使用而定制的特性,其設(shè)計仍然存在挑戰(zhàn)。馬克斯·普朗克聚合物研究所 Kurt Kremer 部門的 Denis Andrienko 及其同事現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種新的基于模擬的設(shè)計方法,以簡化這一程序。
該設(shè)計方法利用了已經(jīng)知道的具有高效率的有機太陽能電池,將其分為幾個構(gòu)件。這些構(gòu)件由捐獻電子或接受電子的分子成分組成,即所謂的“接受者”(acceptors)和“捐贈者”(donors)。來自不同的已知太陽能電池的供體和受體構(gòu)件可以結(jié)合起來,得到新的“非富勒烯受體”分子,用于太陽能電池。
該研究的共同作者 Kun-Han Lin 說:“從大量現(xiàn)有的分子化合物中選擇合適的是一個挑戰(zhàn)--這就是為什么我們用我們的方法進入已經(jīng)存在的太陽能電池并結(jié)合它們的分子成分來創(chuàng)造新的太陽能電池”。
設(shè)計算法包括減少可能的“非富勒烯受體”分子數(shù)量的約束條件--如分子對稱性、四極矩、電離能和電子親和力。例如,在使用受體-供體-受體組合的情況下,兩個受體構(gòu)件總是屬于同一類型。這種設(shè)計方法已經(jīng)顯示出前景,有助于在材料實際合成之前預(yù)測太陽能電池的效率。
DOI: 10.1002/aenm.202102363
頭條 22-03-14
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