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雙添加劑優(yōu)化全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池,實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑蒸發(fā)處理的高效率

更新時(shí)間:2023-12-01      點(diǎn)擊次數(shù):1495

【要點(diǎn)摘要】

本篇研究由 香港中文大學(xué) Xinhui Lu、中國(guó)科學(xué)院 Guilong Cai 等人發(fā)表。

【背景】

全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池(ASM-OSCs)因小分子給體和受體的精確定義結(jié)構(gòu)而具有前景,消除了聚合物的批次變異再現(xiàn)性問(wèn)題。但是,由于小分子組分相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和高度的混溶性,控制 ASM-OSCs 中的滲透異質(zhì)結(jié)構(gòu)體形態(tài)更具挑戰(zhàn)性。通常用于優(yōu)化形態(tài)的溶劑蒸發(fā)處理策略,其可擴(kuò)展性差。另一方面,最近的研究表明,引入添加劑可以在沒(méi)有復(fù)雜溶劑蒸發(fā)處理的情況下有效調(diào)節(jié) ASM-OSCs 中的結(jié)晶化和相分離。然而,到目前為止,這個(gè)領(lǐng)域的研究非常有限。本工作開(kāi)發(fā)了雙添加劑方法以準(zhǔn)確控制小分子給體和受體在 ASM-OSCs 中各自的形態(tài)。

【結(jié)果】

【方法】

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研究使用光焱科技太陽(yáng)光模擬器SS系列 與量子效率測(cè)試系統(tǒng) QE-R來(lái)協(xié)助量測(cè),SS具備A+光譜搭配擁有高重復(fù)與準(zhǔn)確性的QE-R,使研究結(jié)果更加精準(zhǔn)。

【結(jié)論】

這項(xiàng)工作展示了一種有效的雙添加劑策略來(lái)優(yōu)化全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池的形態(tài)。兩種添加劑在調(diào)節(jié)光電活性層的相分離和分子堆積中發(fā)揮了協(xié)同作用 - DIB與受體Y6形成共晶相從而緊密其分子堆積,同時(shí)DIM的揮發(fā)抑制了給體BTR-Cl的聚集。其結(jié)果是,在給體取向有利地從側(cè)柱面轉(zhuǎn)變?yōu)槎酥嫒∠虻耐瑫r(shí),獲得了平衡的域大小,有利于電荷生成和傳輸。提高的電荷載流子遷移率、抑制的復(fù)合以及優(yōu)化的奈米尺度形態(tài)共同促成了 15.2% 的高功率轉(zhuǎn)換效率,而這是在沒(méi)有溶劑蒸發(fā)處理的情況下的二元 ASM-OSCs。這種雙添加劑方法提供了一種有前景和簡(jiǎn)便的方式來(lái)調(diào)節(jié)形態(tài)以實(shí)現(xiàn)高效的小分子光電子器件。

關(guān)鍵詞: Organic Solar Cell


a) 分子結(jié)構(gòu):BTR-Cl、Y6、DIM、DIB。b) Normalized absorption spectra:BTR-Cl薄膜無(wú)添加劑,以及添加DIM/DIB。c) Normalized absorption spectra:Y6薄膜無(wú)添加劑,以及添加DIM/DIB。

a) J-V 曲線。 b) PCE 的統(tǒng)計(jì)直方圖。 c) EQE 響應(yīng)和性能最佳設(shè)備的集成 JSC。 d) 使用不同添加劑處理的 Jph 與 Veff 特性。

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