通过增加界面障碍实现高填充因子,以抑制高效有机太阳能电池的双分子重组
Dan He1, Linwei Xie1, Yahui Bai1
1State Key Laboratory of Powder Metallurgy, College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha, 410083, P.R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|April 13, 2025
概括
将CNDT小分子引入有机太阳能电池 (OSC) 通过增加接口障碍和减少重组,增强填充因子 (FF). 这一策略提高了OSC设备的功率转换效率 (PCE).
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:
- 低填充因子 (FF) 限制有机太阳能电池 (OSC) 的功率转换效率 (PCE).
- 缺乏一个理论框架来实现OSC的高FF.
- 双分子重组是影响器件性能的一个关键因素.
研究的目的:
- 制定一项战略,以加强OSC的FF.
- 为了研究引入CNDT小分子对活性层的影响.
- 通过界面修改建立了对改进FF的理论理解.
主要方法:
- 将CNDT小分子引入D18:Y6活性层.
- 对捐赠者/接受者界面障碍和分子堆叠的分析.
- 测量电荷重组速率和能源障碍.
- 有机太阳能电池设备的制造和表征.
主要成果:
- 在D18:Y6+混合膜中,CNDT分子增加了供体/接受体界面障碍,同时保持了高晶体质量.
- 电荷重组的能量屏障被提高,减少了双分子重组.
- 在D18:Y6+设备中,FF从75.78%提高到81.13%,导致PCE为19.45%.
- 基于D18:L8-BO+的OSC实现了超过83%的创纪录FF和19.80%的PCE.
结论:
- 在不牺牲晶体质量的情况下增加接口障碍会增强电荷重组的能量屏障.
- 这种方法有效地抑制了双分子重组,从而改善了OSC中的FF和PCE.
- 该战略为推进有机太阳能电池技术提供了可行的途径.
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