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国家纳米科学中心魏志祥、张亚杰&北交大张兴华AEM:同时降低高效三元有机太阳能电池的带隙和开路电压损耗发表时间：2022-04-14 11:28作者：知研光电材料 导语：研究人员将具有高于PM6的HOMO能级的小分子给体BTID-2F引入基于PM6:Y6二元器件中，增加三元器件的光子捕获范围的同时降低共混膜的带隙，显著提高器件效率。国家纳米科学中心魏志祥、张亚杰&北交大张兴华AEM:同时降低高效三元有机太阳能电池的带隙和开路电压损耗 更多光电前沿资讯和材料，可关注微信公众号“有机光电前沿”与“知研光电材料”。文中所涉及众多材料知研均有销售，详情请联系客服。 文献直通车请点击左下方链接。如需文献PDF，可直接联系知研客服获取。 1.前言回顾 稠环非富勒烯受体（如Y6）的快速发展，拓宽了有机太阳能电池（OSCs）活性层的近红外区域吸收，并显著提高了光子捕获和光电转换效率（PCE）。利用窄带隙材料构建OSCs可以拓宽光吸收范围，提高短路电流（JSC）。然而，由于给体材料的HOMO能级与受体材料的LUMO能级之间的偏移量减小，器件的开路电压（VOC）也会降低。因此，这两个参数通常是相互竞争的，到目前为止还没有制定有效的策略来同时改善这两个参数。 在三元共混器件中，两种给体或受体材料的协同效应不仅增加了活性层的光吸收范围，还优化了活性层形貌，从而显著改善JSC和填充因子（FF），最终提高光伏器件的性能。第三组分在光活性层中的不同位置通常会导致不同的给体和受体分子堆叠和排列，因而需要充分考虑以确保能够形成与给体和受体的级联能级；也就是说，如果第三组分是给体，它必须表现出较低的HOMO能级，而如果是受体则需要较高的LUMO能级，这样形成的级联级结构可以有效促进电荷分离并抑制双子复合。  2.文献简介 考虑到上述种种因素，近日，国家纳米科学中心魏志祥研究员、张亚杰副研究员，北京交通大学张兴华教授团队展开合作，通过将具有高于PM6的HOMO能级的小分子给体BTID-2F引入基于PM6:Y6二元器件中，增加三元器件的光子捕获范围的同时降低共混膜的带隙。此外，随着BTID-2F引入量的增加，三元器件的VOC也得到了提高，而通过测量与温度相关的零场迁移率，最终器件显示出相对较小的能量无序。最终，相关器件的PCE从16.62%（二元体系）提高到17.98%（三元体系），FF为76.4%，VOC为0.85 V，JSC为27.6 mA cm-2。  此外，形貌研究结果表明，BTID-2F的加入有利于更集中的堆积和结晶度的提高，可以有效地减小带隙和促进电荷输运，从而提高光伏性能。为了验证BTID-2F分子作为第三组分的普遍性，研究人员还构建了以L8-BO或BTP-eC9为受体材料的三元OSCs。得益于两种给体之间的良好相容性，基于L8-BO器件的PCE从17.63%提高到18.52%，而基于BTP-eC9的体系由于三元共混物中BTID-2F和BTP-eC9之间的过度相容性，未能显示出任何改善。这种三元策略表明，引入具有合适能级排列的共轭小分子可以提高器件VOC，最终获得高性能的OSCs。  3.文献总结 综上，该工作为进一步探索OSCs的潜力提供了一种有效方法。相关研究成果最新发表于国际顶级能源期刊《Advanced Energy Materials》上，题为“Simultaneously Decreasing the Bandgap and VOC Loss in Efficient Ternary Organic Solar Cells”。 本文关键词：有机太阳能电池，三元器件，开路电压，级联能级，小分子给体。 4.材料推荐     |
