Skoltech的研究人员和他们的同事用两种不同的化学反应合成了一种新的有机电子共轭聚合物，并展示了两种方法对其在有机和钙钛矿太阳能电池中的性能的影响。这篇论文发表在杂志上高分子化学与物理．
随着世界试图向清洁和可再生能源(如太阳能)过渡，科学家们正在致力于提高太阳能电池的发电效率。有机太阳能电池和铅卤化物钙钛矿太阳能电池是两种发展迅速、具有廉价可持续太阳能发电潜力的光伏技术。与基于晶体硅的商用太阳能电池相比，它们的主要优势在于从溶液中沉积光活性层的成本较低。它降低了能源生产的成本，简化了打印技术和卷对卷制造的规模化，并使设备在柔性和可拉伸的表面上制造成为可能。
然而，要广泛采用这些技术还存在一些障碍。首先，有机太阳能电池的效率还有很长的路要走。这将需要调整光活性层的组成。在有机太阳能电池中，光能转换发生在由施主和受主材料混合而成的光活性层中;欧洲杯足球竞彩供体通常是共轭聚合物。
至于钙钛矿型太阳能电池，他们已经达到了一个壮观的25.5％，创纪录的认证效率，但长期稳定性仍然是一个问题。最近的研究已经表明，设备稳定性可以通过覆盖所述光活性材料的钙钛矿与电荷提取层，其提供高效的封装方法来改善。在其它材料中，该保护功能欧洲杯足球竞彩可以由共轭聚合物被满足，因此有必要通过提高它们的合成最大化它们的质量。
“共轭聚合物有多种重要的应用，这促使我们研究优化其合成的方法，以提高其质量，这将导致更好的光伏器件性能。我们的研究重点是一种特殊类型的共轭聚合物，它在聚合物链中含有等靛蓝单元。结果表明，在用于合成异靛基材料的两种合成途径中，Stille反应应该优先于Suzuki反应作为合成的最后一步。”欧洲杯足球竞彩Skoltech博士生滨海Tepliakova解释。
Marina Tepliakova与Skoltech教长Keith Stevenson和他们来自RAS化学物理问题研究所的同事一起，合成了一种基于异靛蓝的共轭聚合物，一种著名的靛蓝染料的异构体。该团队采用了两种常用的合成方法来生产异靛基聚合物:Stille和Suzuki缩聚反应。
共轭聚合物是一种有机材料，通常在其结构中含有交替的给体和受体单元欧洲杯足球竞彩，这就是为什么它们也被称为D-A-D-A-D材料。D和A单元被称为单体，它们通过各种聚合反应连接成聚合链，而每一个聚合链都依赖于一开始带有某些附加官能团的单体。对于将异靛蓝色单元作为受体成分的聚合物，有两条合成路线可供选择，Skoltech-IPCP RAS团队对这两条路线进行了研究。
除了上述官能团的区别外，两种合成途径在反应条件上也有所不同。例如，铃木缩聚过程要求一种无机碱与两种单体一起存在于不混溶的流体混合物中:水和有机溶剂。单体在相之间的转移是由一种称为转移催化剂的特殊分子实现的。斯蒂尔反应通常发生在一个相中，并且温度较高。此外，这两种反应都需要钯基催化剂。
“我们的第一个观察结果是Suzuki反应的标准条件与基于isoindigo单体合成不相容，”滨海Tepliakova评论。“使用高效液相色谱，在标准铃木条件下，我们观察到一些副产物的单体信号分解为三个不同的信号，保留时间不同。这意味着异靛基单体发生了不可逆的破坏。所以我们调整了反应条件，直到它们对材料无害为止。”
高效液相色谱是一种分析技术，通过将混合物在压力下泵入充满吸附剂材料的柱，从而识别混合物中的成分。由于混合物中的每一种化合物都以不同的方式与吸附剂相互作用，因此可以通过其独特的保留时间(即它通过色谱柱的时间)来识别。
在调整了Suzuki反应之后，研究小组继续使用两种途径合成聚合物。结果发现，所得材料具有相似的欧洲杯足球竞彩分子量和光电特性。接下来，研究人员测试了光伏设备中的样品:有机和钙钛矿太阳能电池。通过Stille反应得到的聚合物在钙钛矿和有机太阳能电池中的效率分别为15.1%和4.1%，表现出了优异的性能;铃木材料的效率分别为12.6%和2.7%。
该团队将性能的差异归因于使用铃木反应获得的材料中存在所谓的电荷陷阱。这一假设被一种叫做电子自旋共振的技术所证实，该技术表明通过斯蒂尔途径获得的材料缺陷减少了五倍。
通过调整异靛蓝基单体合成的方法，研究人员找到了一种生产高质量材料的方法，这种材料在光伏电池中表现良好。在后续的实验中，该团队正在合成多种材料，用于钙钛矿太阳能电池的测试。欧洲杯足球竞彩这项即将进行的研究将阐明材料结构与设备性能之间的关系。
来源：https://www.skoltech.ru/