Πρόσφατα, μια ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Bao Xichang από το Ινστιτούτο Βιοενέργειας και Τεχνολογίας Βιοδιαδικασιών Qingdao, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, σημείωσε σημαντική πρόοδο στην έρευνα νέων ολιγομερών αποδεκτών πολλαπλών βραχιόνων. Ανέπτυξαν δύο τύπους ολιγομερών δεκτών πολλαπλών βραχιόνων, 3BY και 3QY, και προσαρμόζοντας την ακαμψία και την ευελιξία της μη συζευγμένης μονάδας πυρήνα, πέτυχαν τον έλεγχο της διαμόρφωσης και της κατάστασης συνάθροισης των περιφερειακών λειτουργικών βραχιόνων, βελτιώνοντας τη φωτοβολταϊκή απόδοση και σταθερότητα των οργανικών ηλιακών κυττάρων.
Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς άκαμπτους π-συζευγμένους πυρήνες, η μη συζευγμένη δομή που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη προσδίδει μεγαλύτερη ευελιξία και προσαρμοστικότητα στα υλικά, μειώνοντας τους περιορισμούς της μονάδας πυρήνα στη διαμόρφωση και τη συμπεριφορά συσσωμάτωσης του ολιγομερούς. Επιπλέον, η έρευνα εισήγαγε πολυδιάστατες μη ομοιοπολικές μοριακές αλληλεπιδράσεις στο μη συζευγμένο κέντρο, επιτρέποντας πιο εκλεπτυσμένη βελτιστοποίηση της διαμοριακής στοίβαξης και τη δυναμική ανάμειξης του δέκτη. Η μελέτη έδειξε ότι χρησιμοποιώντας το πολυμερές PM6 ως δότη, το φωτοβολταϊκό στοιχείο με βάση το 3QY πέτυχε απόδοση μετατροπής ισχύος (PCE) 19,27% (με έγκυρη επαληθευμένη απόδοση 18,80%), ξεπερνώντας τις συσκευές με βάση το 3BY. Αυτή είναι η υψηλότερη απόδοση που έχει αναφερθεί για τους ολιγομερείς αποδέκτες μέχρι σήμερα. Το πιο σημαντικό, το μεγάλο μοριακό μέγεθος του νέου ολιγομερούς αύξησε σημαντικά τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, κατέστειλε τον ρυθμό μοριακής διάχυσης κατά τη λειτουργία της συσκευής και ενίσχυσε τη σταθερότητα της φωτοβολταϊκής συσκευής. Υπό συνεχή θέρμανση στους 80 βαθμούς, η διάρκεια ζωής T80% του φωτοβολταϊκού στοιχείου PM6:3QY ξεπέρασε τις 3000 ώρες.
Αυτή η έρευνα διευκρίνισε την εγγενή σχέση δομής-απόδοσης των ολιγομερών δεκτών πολλαπλών βραχιόνων και πρότεινε μια νέα στρατηγική σχεδιασμού για ολιγομερείς δέκτες που βασίζεται σε μη συζευγμένους πυρήνες. Παρέχει νέες γνώσεις για την ανάπτυξη εξαιρετικά αποδοτικών και σταθερών οργανικών ηλιακών κυψελών.
Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Energy & Environmental Science. Η μελέτη υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών, την Ένωση Προώθησης Καινοτομίας Νέων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, το Ίδρυμα Μεταδιδακτορικών Επιστημών της Κίνας και το Πρόγραμμα Υποστήριξης Ταλέντου Μεταδιδακτορικής Καινοτομίας της Επαρχίας Shandong, μεταξύ άλλων.