Nedávno tým vedený profesorem Bao Xichangem z Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Čínské akademie věd, dosáhl významného pokroku ve výzkumu nových víceramenných oligomerních akceptorů. Vyvinuli dva typy víceramenných oligomerních akceptorů, 3BY a 3QY, a úpravou tuhosti a flexibility jednotky nekonjugovaného jádra dosáhli kontroly nad konfigurací a stavem agregace periferních funkčních ramen, zlepšili fotovoltaickou účinnost a stabilita organických solárních článků.
Na rozdíl od tradičních tuhých π-konjugovaných jader, nekonjugovaná struktura použitá v této studii propůjčuje materiálům vyšší flexibilitu a adaptabilitu, čímž snižuje omezení jednotky jádra na konfiguraci oligomeru a chování při agregaci. Kromě toho výzkum zavedl vícerozměrné nekovalentní molekulární interakce v nekonjugovaném centru, což umožnilo jemnější optimalizaci mezimolekulárního vrstvení a dynamiku míšení akceptoru. Studie ukázala, že s použitím polymeru PM6 jako dárce dosáhl fotovoltaický článek založený na 3QY účinnosti přeměny energie (PCE) 19,27 % (s autoritativně ověřenou účinností 18,80 %), čímž překonal zařízení založená na 3BY. To je dosud nejvyšší účinnost hlášená pro oligomerní akceptory. Ještě důležitější je, že velká velikost molekul nového oligomeru významně zvýšila teplotu skelného přechodu, potlačila rychlost molekulární difúze během provozu zařízení a zvýšila stabilitu fotovoltaického zařízení. Při nepřetržitém zahřívání na 80 stupňů přesáhla životnost T80 % fotovoltaického článku PM6:3QY 3000 hodin.
Tento výzkum objasnil vztah mezi vnitřní strukturou a výkonem víceramenných oligomerních akceptorů a navrhl novou strategii návrhu pro oligomerní akceptory založené na nekonjugovaných jádrech. Poskytuje nové poznatky pro vývoj vysoce účinných a stabilních organických solárních článků.
Související výsledky výzkumu byly publikovány v Energy & Environmental Science. Studii mimo jiné podpořily National Natural Science Foundation, Young Innovation Promotion Association Čínské akademie věd, China Postdoctoral Science Foundation a Shandong Provincial Postdoctoral Innovation Talent Support Program.