一个p型液晶半导体与协同形态和电荷动态调制使得20.3%的效率二元有机太阳能电池
Tianqi Chen1,2, Yanyi Zhong3, Xuehang Dong1
1School of Materials Science and Engineering, National Institute for Advanced Materials, Nankai University, Tianjin, 300350, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 19, 2025
概括
一种新的p型液晶 (LC) 有机半导体Ph-BTBT-10通过同时控制形态和改善电气性能来提高有机太阳能电池 (OSC) 的性能. 这种双重行动提高了效率超过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:
- 固体添加剂对于有机太阳能电池 (OSC) 形态控制至关重要,但通常具有较差的电性能.
- 现有的添加剂主要集中在形态上,限制了充电载体移动性和整体设备性能的改进.
研究的目的:
- 为基于D18:L8-BO的二进制OSCs引入一个多功能添加剂.
- 调查p型棒状液晶 (LC) 有机半导体Ph-BTBT-10对OSC形态和电性能的影响.
- 在二进制OSC中实现高功率转换效率 (PCE).
主要方法:
- 在D18:L8-BO混合膜中将Ph-BTBT-10作为固体添加剂.
- 薄膜形态和电气性质的表征.
- 优化二元OSC设备的制造和性能测试.
主要成果:
- 由于强大的 π-π 堆叠和高流动性,Ph-BTBT-10 能够实现精确的形态控制和增强内在电气性能.
- 协同效应包括延长刺激子扩散长度,改善电荷分离,抑制重组,提高孔的移动性.
- 优化的设备实现了20.3%的PCE,短路电流密度为27.28 mA cm-2和80.5%的填充系数.
结论:
- P型LC半导体作为OSC的有效多功能添加剂.
- 同时,Ph-BTBT-10通过形成扩展的电荷传输网络来调节形态和增强电气性能.
- 这种方法提出了提高OSC性能的新策略,为二进制系统实现了创纪录的效率.
