Baru-baru ini, tim yang dipimpin oleh Profesor Bao Xichang dari Institut Teknologi Bioenergi dan Bioproses Qingdao, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, membuat kemajuan signifikan dalam penelitian akseptor oligomer multi-lengan baru. Mereka mengembangkan dua jenis akseptor oligomer multi-lengan, 3BY dan 3QY, dan dengan menyesuaikan kekakuan dan fleksibilitas unit inti non-konjugasi, mereka mencapai kendali atas konfigurasi dan keadaan agregasi lengan fungsional periferal, meningkatkan efisiensi fotovoltaik dan stabilitas sel surya organik.
Tidak seperti inti terkonjugasi π tradisional yang kaku, struktur non-terkonjugasi yang digunakan dalam penelitian ini memberikan fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi yang lebih tinggi terhadap material, sehingga mengurangi kendala unit inti pada konfigurasi oligomer dan perilaku agregasi. Selain itu, penelitian ini memperkenalkan interaksi molekul non-kovalen multidimensi di pusat non-konjugasi, memungkinkan optimalisasi penumpukan antarmolekul dan dinamika pencampuran akseptor yang lebih baik. Studi menunjukkan bahwa dengan menggunakan polimer PM6 sebagai donor, sel fotovoltaik berbasis 3QY mencapai efisiensi konversi daya (PCE) sebesar 19,27% (dengan efisiensi terverifikasi resmi sebesar 18,80%), mengungguli perangkat berbasis 3BY. Ini adalah efisiensi tertinggi yang dilaporkan untuk akseptor oligomer hingga saat ini. Lebih penting lagi, ukuran molekul besar oligomer baru secara signifikan meningkatkan suhu transisi gelas, menekan laju difusi molekul selama pengoperasian perangkat, dan meningkatkan stabilitas perangkat fotovoltaik. Di bawah pemanasan terus menerus pada suhu 80 derajat, masa pakai sel fotovoltaik PM6:3QY T80% melebihi 3000 jam.
Penelitian ini mengklarifikasi hubungan struktur-kinerja intrinsik akseptor oligomer multi-lengan dan mengusulkan strategi desain baru untuk akseptor oligomer berdasarkan inti non-konjugasi. Hal ini memberikan wawasan baru untuk pengembangan sel surya organik yang sangat efisien dan stabil.
Hasil penelitian terkait dipublikasikan di Energy & Environmental Science. Penelitian ini antara lain didukung oleh National Natural Science Foundation, Young Innovation Promotion Association of the Chinese Academy of Sciences, China Postdoctoral Science Foundation, dan Shandong Province Postdoctoral Innovation Talent Support Program.