用平衡相容性和相分离的新策略提高有机太阳电池效率

作者：张立福; 王新康; 陈义旺^*

来源：高等学校化学学报, 2023, 44(09): 201-211.

• 有机太阳能电池
• 准平面异质结
• 垂直相分离形貌
• 相容性
• 顺序沉积

选择了两种具有不同末端基的非富勒烯受体分子3,9-双-[2-甲烯基-(3-1,1-甲烯丙二腈茚酮)-5,5,11,11-四-(4-己基苯基)]-噻吩[3,2-b]并噻吩引达省二噻吩(ITIC)和3,9-双-[2-甲烯基-(3-1,1-甲烯丙二腈-6,7-一氟茚酮)-5,5,11,11-四-(4-己基苯基)]-噻吩[3,2-b]并噻吩引达省二噻吩(IT-2F)作为第三组分，通过一步沉积(O-SD)和分步顺序沉积(T-SD)两种活性层构筑工艺,分别制备了常规的本体异质结(BHJ)和优化的准平面异质结(PPHJ)三元器件.研究发现,本体异质结薄膜中第三组分相容性的差异可以用来调控薄膜相分离形貌;其中,基于IT-2F的三元薄膜活性层相分离明显增大,器件效率由二元器件的12.02%下降至9.25%;而ITIC的三元薄膜相分离形貌无明显改变,器件效率略有提升.值得注意的是,通过T-SD方法均可以获得垂直梯度分布的异质结活性层薄膜,避免了相容性差异对薄膜形貌的影响,相应的准平面异质结器件获得了超过了13%的光电效率.本文工作表明,利用相容性差异以及顺序沉积工艺来调控活性层的相分离形貌是制备高性能有机太阳电池有效策略.

• 单位
  高等研究院; 江西师范大学; 南昌大学