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Joule：创造全小分子有机太阳能电池效率新纪录
来源：
知光谷
发布时间：2023-01-12 11:50
近些年，有机太阳能电池（OSC）在光伏技术中的诱人应用引起了广泛关注。与聚合物基OSC相比，全小分子OSC（ASM OSC）有着更明确的化学结构并且易于纯化、重复性高，有着更大的商业化潜力。随着非富勒烯受体(NFAs)，特别是Y6及其衍生物的出现，ASM OSCs得到了突飞猛进的发展。然而，由于供体(D)和受体(A)的分子结构相似，ASM OSCs的性能仍然落后于其对应的聚合物，这导致了ASM共混物形态调控比较复杂。因此，合理控制形貌演变，进一步提高器件性能仍然是ASM OSCs面临的挑战。
鉴于此，山东大学物质创制与能量转换科学研究中心高珂教授、李玉良院士、华南师范大学先进光电子研究院辇理教授等人联合报道了一种高效的ASM OSC。研究人员通过结合LbL沉积和固体添加剂甲氧基取代石墨炔（GOMe）处理来合理控制顺序形态演变和垂直成分分布，最终获得了一种高效的ASM OSCs。与BHJ共混物相比，LbL处理的共混物具有底部给体富集、顶部受体富集的最佳垂直分层。此外，结果表明，将固体添加剂GOMe添加到给体层略微增强了分子堆积并增加了表面粗糙度，从而为随后的受体沉积提供了合适的基质，这显著促进了受体扩散从而形成优选的垂直分布。
另一个方面，GOMe处理的受体层显示出更紧密的分子堆积。通过这种方法，合理控制的共混物形态同时具有紧凑的分子堆积、足够的D/A界面和垂直传输通道，从而实现了增强的激子解离和电荷传输。最终，基于ZnP-TSEH:4TIC:6TIC的器件获得了77.31%的FF，以及17.18%的突破效率（验证效率：17.08%），显著高于对照器件。
