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武汉大学闵杰团队AM:引入不对称客体受体，单结有机太阳能电池效率19.17%发表时间：2022-04-21 10:08作者：知研光电材料 导语：研究人员通过在基于PM1:L8-BO主体混合物中引入一种新型不对称NFA：BTP-2F2Cl，从而制备出高效的三元OSCs，效率高达19.17%。武汉大学闵杰团队AM:引入不对称客体受体，单结有机太阳能电池效率19.17% 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 具有体异质（BHJ）活性层的有机太阳能电池（OSCs）作为下一代光伏技术，由于具有溶液可加工性、重量轻和透明性等诸多优点，在过去几年中引起了广泛关注。得益于非富勒烯受体（NFAs）和聚合物给体（PDs）的快速发展，以及液态溶剂和固态添加剂的适当引入、对器件工程的深入了解等，单结OSCs可以产生获得18%以上的光电转换效率（PCE）。特别是窄带隙NFAs与中等带隙PDs的组合可以同时实现高光伏参数，包括短路电流密度（JSC）、填充因子（FF）和开路电压（VOC ）。另一方面，许多研究表明，微调能量偏移可以有效地提高OSCs的效率，同时降低能量损失。 此外，需要对活性层纳米形态进行精细修改，从而改善器件PCE。三元共混策略有助于克服二元共混物的电子结构和形貌限制。值得注意的是，三元OSCs概念包括不同的材料组合，因而可以进行扩展，但合适的客体材料应有以下4个选择标准：（1）客体成分与二元主体具有互补吸收，以提高活性层的光吸收能力和光电流产生。（2）引入的客体组分应与二元主体系中的材料具有良好的相容性，以形成合适的BHJ微结构，实现有效的光电转换。（3）客体组分可以精细地修改二元体系的能量学，从而降低能量损失，或者实现能量级联排列，以实现有效的激子离解和电荷转移。（4）客体组分的加入可以进一步固化或增强BHJ微观结构，从而提高三元器件的稳定性。然而，同时满足四个选择标准是非常困难的。  2.文献简介 有鉴于此，近日，武汉大学闵杰研究员团队通过在基于PM1:L8-BO主体混合物中引入一种新型不对称NFA：BTP-2F2Cl，从而制备出高效的三元OSCs。其中，BTP-2F2Cl显示出与L8-BO类似的分子稠核，但具有不同的侧链和端基。值得注意的是，BTP-2F2Cl的带隙比L8-BO窄，因而可以拓宽PM1:L8-BO混合物的吸收光谱。此外，与L8-BO相比，L8-BO:BTP-2F2Cl共混膜具有更合适的HOMO偏移、更高的光致发光量子产率（PLQY）和增加的激子扩散长度（LD），这有利于抑制三元共混物中的非辐射电荷复合。  研究人员还系统地研究了共混物的相分离形貌，并对光活性层进行了物理动力学测量。最终，性能最好的三元OSCs器件PCE达到了创纪录的19.17%（认证效率18.7%），主要由于JSC 和FF 的同时提高，分别为27.15 mA cm−2和80.14%，VOC 为0.881 V。同时，三元器件的效率明显高于二元器件的效率，结果显示，基于PM1:L8-BO与PM1:BTP-2F2Cl的器件PCE分别为18.51%和18.40%。除此之外，三元体系还表现出更好的运行稳定性，在250小时的光照条件下，效率仍能保持初始值的83%。  3.文献总结 综上，该工作中不仅合成出高效率的新型NFAs，同时提出选择合适的第三组分对于拓宽采光范围、控制给体和受体之间的能量偏移、优化共混物形态以及长期稳定性非常有效。相关研究成果最新发表于国际顶级材料期刊《Advanced Materials》上，题为“Single-Junction Organic Solar Cells with 19.17% Efficiency Enabled by Introducing One Asymmetric Guest Acceptor”。 本文关键词：有机太阳能电池，三元器件，非辐射复合，稳定性。 4.材料推荐   |
