美發(fā)現(xiàn)高效太陽能電池材料的雙層結(jié)構(gòu)

美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室研究了有機(jī)光電材料—PCDTBT，發(fā)現(xiàn)了不尋常的雙層薄片結(jié)構(gòu)。PCDTBT屬于聚咔唑共軛聚合物，可使電子在周圍移動(dòng)，既可以發(fā)出電子，也可以吸收電子，還能把太陽光轉(zhuǎn)換為電力，效率高達(dá)7.2%，該材料可廣泛應(yīng)用于顯示器、固態(tài)照明、晶體管、太陽電池等。

(a)PCDTBT聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式;(b)X射線散射幾何示意圖

PCDTBT薄膜衍射圖案(a)Bragg峰衍射圖;(b)來自散射模式的實(shí)時(shí)空間晶格;(c)材料結(jié)構(gòu)的計(jì)算模擬;(d)晶相3D圖

為了探測這種分子的結(jié)構(gòu)，研究人員把PCDTBT薄膜暴露于高強(qiáng)度X射線束下，通過分析散射模式，揭示了PCDTBT高溫下形成的晶狀相包含共軛主鏈對(duì)(conjugated backbone pairs)層，不同于其他有機(jī)光伏材料包含的單主鏈結(jié)構(gòu)。在共軛聚合物中，共軛主鏈對(duì)提供導(dǎo)電路徑，而烷基側(cè)鏈類似簡單的油，提供加工所需的溶解性。

相關(guān)研究工作發(fā)表在Nature Communications上(文章標(biāo)題:Bilayer order in a polycarbazole-conjugated polymer)。