中国科学出版社 信用:CC0公共领域 在过去的几年里,基于非富勒烯受体的有机太阳能电池在功率转换效率(PCE)方面取得了巨大的进步
实验室中大多数最先进的有机发光二极管是基于所谓的体异质结(BHJ)结构,由电子供体和受体混合的光活性层组成
BHJs中大量微观pn结的存在使得电荷分离发生的表面积足够大,从而光电流和PCE增加
BHJ-振荡器中的器件特性受到BHJ薄膜的纳米结构或形态的严重影响,具有互穿和连续网络的特征,其畴尺寸理想地与激子扩散长度相当
与BHJs相比,顺序薄膜沉积形成平面异质结(PHJ)是有吸引力的,因为施主和受主成分的形态可以更独立地控制
在光子晶体中自然出现的大的垂直相分离有助于向两个电极提取光生载流子
施主/受主界面的有限面积严重制约了PHJ-受主系统的光伏效率
由于严格的正交处理溶剂或施主和受主膜(第二层)的热沉积,所得器件的性能通常不如具有BHJ结构的器件,这是由于激子离解差
由于这个原因,通过溶剂工程将受体相互扩散到供体相中,以增加数模界面面积,导致PHJ-振荡器的短路电流增加
最近,基于聚合物供体PBDBT-2F和NF-受体Y6,研究人员提出了一种策略,通过将供体组分分散到受体主导相中来改善顺序沉积的PHJ-有机发光二极管的光伏性能和热稳定性
通过这种方法,他们达到了创纪录的15 PCE
4%在基于PBDBT-2F/Y6的PHJ太阳能电池中,达到了PHJ-OSC上报道的最高值之一
此外,PHJ器件中的电荷传输平衡随着将施主纳入Y6主导相而有利地改善
这些修饰抑制了双分子复合并加速了电荷清除
从形态学的观点来看,Y6中有利的分子间π-π堆积在稀释浓度的供体分散体中几乎不受影响,另一方面,这改变了PHJ太阳能电池中的光物理过程
重要的是,利用所描述的供体分散,PHJ膜表现出增强的形态稳定性,并且在热条件下对太阳能电池中的电荷清除具有较小的负面影响
结果,相对于BHJ太阳能电池,在具有施主分散体的PHJ器件中实现了更好的热稳定性
分子分散增强准双层有机太阳能电池信用:科学中国出版社
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