近來(lái)，得益于新型有機(jī)半導(dǎo)體材料和器件工程的發(fā)展，體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到 19%。雙添加劑策略可以優(yōu)化有源層相分離，被認(rèn)為是一種能夠有效提升聚合物太陽(yáng)能電池性能的方法。準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有利于形成垂直相分離，可以提高電荷收集效率，而且給體層、受體層之間相互滲透將有利于激子的解離，進(jìn)而制備出高效率準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池。高效率準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備，為深入研究激子和載流子動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了新機(jī)遇。

此工作選用 PNTB6-Cl 作為給體，Y6 作為受體，高沸點(diǎn)的 DPE 和低沸點(diǎn)的 DFB 分別作為給受體添加劑，制備高效率聚合物太陽(yáng)能電池。通過(guò)表征有/無(wú)添加劑的器件的光伏參數(shù)，探究添加劑對(duì)器件性能的影響。添加劑的引入同時(shí)提升了器件的 J_SC、V_OC、FF，LbL-PSCs 的 PCE 從 16.38% 提升到 17.53%。研究表明：通過(guò)加入添加劑，器件的激子解離效率和電荷收集效率被提升，電荷復(fù)合被抑制，電子和空穴遷移率增加，電荷傳輸更加平衡。通過(guò) PL 光譜可以得出，LbL 膜的 PL 發(fā)射被有效淬滅，而且加入添加劑后激子解離效率更高。PNTB6-Cl 的 PL 光譜與 Y6 的吸收光譜有重疊，表明 PNTB6-Cl 會(huì)轉(zhuǎn)移能量到 Y6。為了研究添加劑對(duì)形貌的影響，通過(guò)原子力顯微鏡 (AFM) 對(duì)是否加入添加劑的給體層和受體層以及活性層進(jìn)行表征，結(jié)果表明加入添加劑后薄膜 RMS 增加，這有利于增大給受體界面而提高激子解離效率。通過(guò)掠入射廣角 X 射線衍射 (GIWAXS) 對(duì)是否加入添加劑的給體層和受體層進(jìn)行表征, 結(jié)果表明加入添加劑后薄膜的結(jié)晶度增加，face-on 分子排布更有序，更有利于電荷傳輸。

• Achieving 17.5% efficiency of polymer solar cells via donor and acceptor layered optimization strategy
  Wenjing Xu（徐文婧，北京交通大學(xué)）, Xiong Li,*（李熊，北京工商大學(xué)） Sang Young Jeong, Jae Hoon Son, Zhengji Zhou,* Qiuju Jiang, Han Young Woo, Qinghe Wu, Xixiang Zhu, Xiaoling Ma, Fujun Zhang*(張?？?/strong>，北京交通大學(xué))
  J. Mater. Chem. C, 2022
  http://doi.org/10.1039/D2TC00024E

  

  
  

張?？?/strong> 教授/博導(dǎo)

北京交通大學(xué)

李熊 副教授/碩導(dǎo)

北京工商大學(xué)

周正基 副教授/博導(dǎo)

河南大學(xué)