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单通道便携式锂电池充电机器件寿命接近10年是如何实现的呢

作者:(www.50khz.com) 发布于:2021/8/4 22:26:23 点击量:

基于非富勒烯受体的单通道便携式锂电池充电机充电有机太阳能蓄电池近年来发展迅速。与富勒烯及其衍生物相比,非富勒烯受体具有更易调节的物理化学性质,更有效的光谱利用,以及更小的能量损耗等优势。ITIC及其多种衍生物(图一)作为非富勒烯受体材料近年来受到广泛关注。通过分子结构调控ITIC能级来提高单通道便携式锂电池充电机充电蓄电池能量转换效率是近年来的研究热点。协同调节受体和给体的能级已经成功将单通道便携式锂电池充电机充电蓄电池能量转换效率提高到13%以上。

对于单通道便携式锂电池充电机充电有机太阳能蓄电池的大规模工业化生产和应用,必须综合考虑能量转换效率、器件稳定性以及合成难度。因此,在研究分子能级调控对其能量转换效率影响的同时,也应该关注其对稳定性和合成成本的影响。最近,德国埃尔兰根-纽伦堡大学ChristophJ.Brabec教授的研究团队从能量转换效率、器件稳定性和合成复杂度三个方面研究了ITIC及其系列衍生物的工业化可行性,以及分子调控对单通道便携式锂电池充电机充电蓄电池寿命的影响。研究表明,ITIC端基和侧链修饰对器件稳定性有极大影响,该系列材料中的稳定体系有望达到接近10年的器件使用寿命。最后,作者通过分析工业化指标,指出降低合成成本对于该系列材料的工业化应用前景至关重要,该工作发表在Joule上。文章第一作者为杜晓艳博士,通讯作者为李宁博士和ChristophJ.Brabec教授。

该工作中的单通道便携式锂电池充电机充电太阳能蓄电池由程序控制自动进行稳定性测试。测试条件为干燥氮气氛围(氧气和水含量均小于0.5ppm)使用白光LED灯照射,期间温度控制在30°C。结果显示(图二),ITIC分子结构调控对单通道便携式锂电池充电机充电蓄电池稳定性影响极大。其中,端基氟化的ITIC-2F和侧链以苯环取代噻吩环的ITIC-Th表现出较好的稳定性,与此相反,ITIC和端基为单个甲基的ITIC-M表现出持续的短路电流和填充因子衰减,而端基有两个甲基的ITIC-DM在起初几百个小时以内即有很强的短路电流和填充因子衰减。作者分析了稳定性最好的PCBM、ITIC-2F和ITIC-Th三个体系的T80寿命,结果表明,按照德国南部日平均太阳高峰时段3.3小时来计算,基于ITIC-2F的体系预期使用寿命可接近10年。


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