采用高结晶非富勒烯受体的高性能三元有机太阳能电池

邓正起, 黄天环, 张坚

桂林电子科技大学学报 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (05) : 535-543. DOI: 10.16725/j.1673-808X.2022127

采用高结晶非富勒烯受体的高性能三元有机太阳能电池

  • 邓正起, 黄天环, 张坚
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摘要

活性层获得高质量薄膜是制备高性能三元有机太阳能电池(TOSCs)的前提,引入高结晶第三组分是一种简单而有效的薄膜优化手段之一。采用高结晶非富勒烯受体ITIC-Th作为第三组分,与非富勒烯受体BTP-BO-4F、聚合物给体PM6制备了一系列TOSCs。ITIC-Th作为形貌调节剂,可优化薄膜的分子排列和相分离;ITIC-Th作为光谱吸收互补的第三组分,可拓宽活性层的光谱吸收范围。此外,ITIC-Th与BTP-BO-4F易形成合金状态,可抑制器件的非辐射复合。当引入的ITICTh含量为5%时,TOSCs性能达到最优,能量转换效率(PCE)为17.66%,短路电流密度(JSC)为26.51 mA·cm-2,开路电压(VOC)为0.862 V,填充因子(FF)为77.32%,这主要得益于ITIC-Th作为第三组分协同优化了器件的光子俘获、激子解离、载流子传输和电荷收集,从而获得高性能TOSCs。选择高结晶非富勒烯受体作为第三组分是一种制备高性能TOSCs的有效策略,有利于推进TOSCs的商业化。

关键词

三元有机太阳能电池 / 形貌调节剂 / 活性层 / 分子排列 / 相分离

中图分类号

TB383.2 / TM914.4

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邓正起, 黄天环, 张坚. 采用高结晶非富勒烯受体的高性能三元有机太阳能电池. 桂林电子科技大学学报. 2024, 44(05): 535-543 https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022127

基金

国家自然科学基金(61774050); 广西自然科学基金(2019GXNSFGA245005); 广西科学研究与技术发展计划(2020ZYZX2005); 桂林电子科技大学研究生教育创新计划(2021YCXS157)

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