一种新的颠倒式热制方法,用于高质量的活性层,使有机太阳能电池的效率接近20%

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 有机电子 有机电子
• 太阳能光伏发电是如何实现的

背景情况:

• 有机太阳能电池 (OSCs) 通过非富勒烯受体和形态控制实现高功率转换效率 (PCEs),接近20%.
• 热 (TA) 是OSC的标准后处理,但其程序几十年来基本没有变化.
• 优化TA参数对于释放OSC材料的全部潜力至关重要.

研究的目的:

• 为有机太阳能电池开发一种新的逆热化 (RTA) 技术.
• 研究RTA对活性层膜的介电常数,形态和分子方向的影响.
• 减少能源损失,提高OSC的电力转换效率.

主要方法:

• 开发和应用一个反向热 (RTA) 技术.
• 活性层膜性质的表征,包括介电常数和库伦捕获半径.
• 纳米级相聚和分子堆叠方向 (面对面) 的分析.
• 测量开放电路电压,辐射和非辐射重组损失.

主要成果:

• RTA增强了活性层的介电常数,将库伦捕获半径减少到14.93纳米.
• RTA促进了适度的纳米级相聚合和有利的面对面分子堆叠.
• RTA显著降低了辐射 (0.334 eV) 和非辐射 (0.215 eV) 重组损失.
• 经RTA处理的PM6:L8-BO-X装置实现了PCE的19.91% (认证的19.42%),超过了传统的TA装置 (18.98%).
• 在其他四个OSC材料系统中,RTA方法证明了其普遍性.

结论:

• 反向热是一种高效的后处理方法,可以提高OSC的性能.
• RTA优化膜形态和分子包装,从而减少重组损失和改善PCE.
• 这种技术为推进广泛的有机太阳能电池应用提供了有前途的途径.