單通道便攜式鋰電池充電機器件壽命接近10年是如何實現的呢

基于非富勒烯受體的單通道便攜式鋰電池充電機充電有機太陽能蓄電池近年來發展迅速。與富勒烯及其衍生物相比，非富勒烯受體具有更易調節的物理化學性質，更有效的光譜利用，以及更小的能量損耗等優勢。ITIC及其多種衍生物（圖一）作為非富勒烯受體材料近年來受到廣泛關注。通過分子結構調控ITIC能級來提高單通道便攜式鋰電池充電機充電蓄電池能量轉換效率是近年來的研究熱點。協同調節受體和給體的能級已經成功將單通道便攜式鋰電池充電機充電蓄電池能量轉換效率提高到13%以上。

對于單通道便攜式鋰電池充電機充電有機太陽能蓄電池的大規模工業化生產和應用，必須綜合考慮能量轉換效率、器件穩定性以及合成難度。因此，在研究分子能級調控對其能量轉換效率影響的同時，也應該關注其對穩定性和合成成本的影響。最近，德國埃爾蘭根-紐倫堡大學ChristophJ.Brabec教授的研究團隊從能量轉換效率、器件穩定性和合成復雜度三個方面研究了ITIC及其系列衍生物的工業化可行性，以及分子調控對單通道便攜式鋰電池充電機充電蓄電池壽命的影響。研究表明，ITIC端基和側鏈修飾對器件穩定性有極大影響，該系列材料中的穩定體系有望達到接近10年的器件使用壽命。最后，作者通過分析工業化指標，指出降低合成成本對于該系列材料的工業化應用前景至關重要，該工作發表在Joule上。文章第一作者為杜曉艷博士，通訊作者為李寧博士和ChristophJ.Brabec教授。

該工作中的單通道便攜式鋰電池充電機充電太陽能蓄電池由程序控制自動進行穩定性測試。測試條件為干燥氮氣氛圍（氧氣和水含量均小于0.5ppm）使用白光LED燈照射，期間溫度控制在30°C。結果顯示（圖二），ITIC分子結構調控對單通道便攜式鋰電池充電機充電蓄電池穩定性影響極大。其中，端基氟化的ITIC-2F和側鏈以苯環取代噻吩環的ITIC-Th表現出較好的穩定性，與此相反，ITIC和端基為單個甲基的ITIC-M表現出持續的短路電流和填充因子衰減，而端基有兩個甲基的ITIC-DM在起初幾百個小時以內即有很強的短路電流和填充因子衰減。作者分析了穩定性最好的PCBM、ITIC-2F和ITIC-Th三個體系的T80壽命，結果表明，按照德國南部日平均太陽高峰時段3.3小時來計算，基于ITIC-2F的體系預期使用壽命可接近10年。

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