Biorenewable Solvents for High-Performance Organic Solar Cells.
Biorenewable Solvents for High-Performance Organic Solar Cells.
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DOI：
10.1021/acsenergylett.3c00891
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发表时间：
2023-07-14
影响因子：
22
通讯作者：
Gasparini, Nicola
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Panidi, Julianna;Mazzolini, Eva;Eisner, Flurin;Fu, Yuang;Furlan, Francesco;Qiao, Zhuoran;Rimmele, Martina;Li, Zhe;Lu, Xinhui;Nelson, Jenny;Durrant, James R.;Heeney, Martin;Gasparini, Nicola
随着非富勒烯受体（nfa）的出现，有机光伏（OPV）器件现在实现了足够高的功率转换效率（pce），可以实现商业化。然而，这些高性能依赖于由石油基和有毒溶剂加工的活性层，这对于大规模生产是不可取的。在这里，我们展示了使用生物可再生的2-甲基四氢呋喃（2MeTHF）和环戊基甲基醚（CPME）溶剂来处理基于nfa的opv，活性层中没有额外的添加剂。此外，为了减少opv制造周期的总体碳足迹，我们使用了需要几个合成步骤的聚合物供体，即PTQ10和FO6-T，它们与y系列NFA Y12混合。采用2MeTHF作为加工溶剂，PTQ10:Y12和FO6-T:Y12共混物的pce分别达到14.5%和11.4%。这项工作证明了使用无添加剂的生物可再生溶剂加工OPV活性层的潜力，为大规模和绿色制造有机太阳能电池打开了大门。
With the advent of nonfullerene acceptors (NFAs), organic photovoltaic (OPV) devices are now achieving high enough power conversion efficiencies (PCEs) for commercialization. However, these high performances rely on active layers processed from petroleum-based and toxic solvents, which are undesirable for mass manufacturing. Here, we demonstrate the use of biorenewable 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF) and cyclopentyl methyl ether (CPME) solvents to process donor: NFA-based OPVs with no additional additives in the active layer. Furthermore, to reduce the overall carbon footprint of the manufacturing cycle of the OPVs, we use polymeric donors that require a few synthetic steps for their synthesis, namely, PTQ10 and FO6-T, which are blended with the Y-series NFA Y12. High performance was achieved using 2MeTHF as the processing solvent, reaching PCEs of 14.5% and 11.4% for PTQ10:Y12 and FO6-T:Y12 blends, respectively. This work demonstrates the potential of using biorenewable solvents without additives for the processing of OPV active layers, opening the door to large-scale and green manufacturing of organic solar cells.
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