文章介绍
在有机太阳能电池中，三元策略是获得高效有机太阳能电池的主流途径，深入理解提高开路电压(VOC)的工作机理和材料选择标准是实现有机太阳能电池进一步突破的关键。
基于此，香港理工大学李刚等人通过模块化设计原理，设计了一系列低聚给体--5 BDD、5 BDD-F、5 BDT-F、和5 BDT-Cl-的HOMO能级，这些结果表明，这些低聚物的HOMO能级对三元OSC的VOC的影响可以忽略不计。相反，它们与受体的良好相容性在增强VOC中起着关键作用。这些低聚物有效地抑制了受体的过度聚集，并实现了聚集引起的猝灭抑制(ACQS)，增强了外部电致发光量子效率(EQEEL)并降低了非辐射复合能量损失。同时，低聚物微调和优化了共混物膜的形态，导致更高的填充因子(FF)和改善的性能。值得注意的是，基于5 BDT-F和5 BDT-Cl的三元OSC分别实现了19.8%和20.1%的令人印象深刻的功率转换效率(PCE)(认证为19.76%)，FF分别为80.9%和80.7%。这项工作阐明了不寻常的作用，第三组份的能量水平上的挥发性有机化合物在三元OSC和未来的OSC设计提供了有价值的指导。该论文近期以“Unveiling Energy Loss Mechanisms to Empower Ternary Organic Solar Cells with over 20% Efficiency: A Systematic Oligomeric Approach”为题发表在顶级期刊Advanced Materials 上。
图文信息
图1. a)分子结构，B)膜中低聚物、PM 6和BO-4 Cl的吸收光谱，c)纯膜中5 BDD、5 BDD-F、5 BDT-F、5 BDT-Cl、PM 6和BO-4 Cl的能级，d)常规器件结构的示意图。
Scheme1. 5 BDT-F和5 BDT-Cl的合成路线。
图2. a)J-V曲线和B)对照、基于5 BDD-、5 BDD-F-、5 BDT-F-、5 BDT-Cl-的三元器件的EQE曲线。c)相应优化的太阳能电池中的Jph对Veff的曲线。d)相应优化的太阳能电池的Plight对JSC的依赖性。e)相应优化的太阳能电池的Plight对VOC的依赖性。f)PM 6纯膜的PL光谱，g)PM 6纯膜和具有不同10%低聚物共混物膜的PM 6的TRPL光谱。h)BO-4Cl纯膜和具有不同10%低聚物共混物膜的BO-4Cl的PL光谱。i)BO-4Cl纯膜和具有不同10%低聚物共混物膜的BO-4Cl的归一化PL光谱。
图3. a，c，e，g，i)在800 nm激发下，在10 μJ cm-2以下的能量密度下，在指示的延迟时间下，对照的基于低聚物的三元共混物的fs-TA光谱的2D彩色图。B，d，f，h，j)在指示的延迟时间下，对照的基于低聚物的三元共混物的fs-TA光谱。g)具有相应共混物膜的单激子的寿命。h)具有相应共混物膜的极化子产生动力学。
图4. f)对照，g)5 BDD基三元膜，h)5 BDD-F基三元膜，i)5 BDT-F基三元膜，和j)5 BDT-Cl基三元膜。1D线沿沿着k)相应膜的面内和l)面外切割。m)相应共混膜的RMS值。n)相应
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