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太陽(yáng)能電池！Adv. Sci：新型添加劑改善溶液處理OSCs轉(zhuǎn)換效率

來(lái)源：時(shí)間：2023-08-14 17:23:25 瀏覽：1475次

第一作者：Chaofeng Zhu

通訊作者：闞志鵬、Kilwon Cho

通訊單位：廣西大學(xué)、浦項(xiàng)科技大學(xué)

DOI: 10.1002/advs.202303150

01

研究背景

順序沉積方法有助于有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）光活性層中的垂直相分布，提高功率轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)這種薄膜制備方法，可以使高沸點(diǎn)溶劑添加劑對(duì)兩層的形態(tài)進(jìn)行微調(diào)。然而，由于溶劑殘留，引入的液體添加劑會(huì)損害器件的形態(tài)穩(wěn)定性?；诖?，廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院闞志鵬以及浦項(xiàng)科技大學(xué)Kilwon Cho等人以具有高揮發(fā)性和低成本的1, 3, 5-三溴苯（TBB）作為受體溶液中的固體添加劑，并結(jié)合熱退火來(lái)調(diào)節(jié)由D18Cl/L8-BO組成的OSCs中垂直相分布。相比對(duì)照組，經(jīng)過(guò)TBB處理的器件和經(jīng)過(guò)額外熱處理的器件表現(xiàn)出更高的激子產(chǎn)生速率、電荷載流子遷移率、電荷載流子壽命和減少的雙-分子電荷復(fù)合。

02

文章要點(diǎn)

要點(diǎn)1：研究通過(guò)加入TBB，熱處理，在薄膜中形成長(zhǎng)距離的分子填充和均勻的雙-連續(xù)給體-受體網(wǎng)絡(luò)，從而提高薄膜的結(jié)晶度和在垂直方向上有利的供體-受體分布。

要點(diǎn)2: 研究中TBB+TA OSCs實(shí)現(xiàn)了18.5%（平均18.1%）的PCE，Voc為910 mV，JSC為26.3 mA cm-2，F(xiàn)F為77.2%，優(yōu)于其控制器件（17.2%，平均16.7%）。器件性能的提高與激子生成速率、載流子遷移率、載流子壽命的增加以及雙-分子電荷重組的減少有關(guān)。

要點(diǎn)3：該研究將先進(jìn)的器件性能歸因于垂直方向上梯度分布的給體-受體濃度，為優(yōu)化順序沉積的頂層形態(tài)以實(shí)現(xiàn)高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池提供了思路。

03

圖文展示

圖1. D18-Cl、L8-BO和TBB的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表征

圖2.對(duì)照組、TBB、TBB+TA的表征

圖3. TOF-SiMS、NEXAFS等表征

圖4. 2D GIWAXS圖和TEM圖像

圖5.從溶液到薄膜的區(qū)別狀態(tài)示意圖

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