최근 중국과학원 칭다오 생물에너지 및 생물공정 기술 연구소의 Bao Xichang 교수가 이끄는 팀은 새로운 다중 팔 올리고머 수용체 연구에서 상당한 진전을 이루었습니다. 그들은 3BY와 3QY의 두 가지 유형의 다중 팔 올리고머 수용체를 개발했으며 비공액 코어 장치의 강성과 유연성을 조정하여 주변 기능 팔의 구성 및 집합 상태에 대한 제어를 달성하여 광전지 효율을 향상시키고 유기태양전지의 안정성.
전통적인 강성 π-공액 코어와 달리, 본 연구에 사용된 비공액 구조는 재료에 더 높은 유연성과 적응성을 부여하여 올리고머의 구성 및 응집 동작에 대한 코어 단위의 제약을 줄입니다. 또한, 이번 연구는 비공액 중심에 다차원 비공유 분자 상호작용을 도입하여 분자간 적층과 수용체의 혼합 역학을 보다 정교하게 최적화할 수 있게 되었습니다. 연구에 따르면 폴리머 PM6를 도너로 사용하여 3QY 기반 광전지는 19.27%의 전력 변환 효율(PCE)(18.80%의 권위 있는 검증 효율)을 달성하여 3BY 기반 장치보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났습니다. 이는 현재까지 올리고머 수용체에 대해 보고된 최고 효율성입니다. 더 중요한 것은 새로운 올리고머의 큰 분자 크기가 유리 전이 온도를 크게 증가시키고 장치 작동 중 분자 확산 속도를 억제하며 광전지 장치의 안정성을 향상시켰다는 것입니다. 80도의 연속 가열에서 PM6:3QY 광전지의 T80% 수명은 3000시간을 초과했습니다.
이 연구는 다중 팔 올리고머 수용체의 본질적인 구조-성능 관계를 명확히 하고 비공액 코어를 기반으로 하는 올리고머 수용체에 대한 새로운 설계 전략을 제안했습니다. 이는 매우 효율적이고 안정적인 유기 태양전지 개발에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
관련 연구 결과는 에너지&환경과학(Energy & Environmental Science)지에 게재됐다. 이 연구는 국립자연과학재단, 중국과학원 젊은 혁신 촉진 협회, 중국 박사후 과학 재단, 산둥성 박사후 혁신 인재 지원 프로그램 등의 지원을 받았습니다.