低能量损失高效率有机光伏器件制备及机理研究

【作者】 马晓玲； 张福俊；

【机构】 北京交通大学；

【摘要】 有机光伏器件因其成本低、质量轻、柔性、可大面积制备等优点受到广泛关注。利用三元策略,能够将兼容性较好的两种非富勒烯材料的优势集成到一种器件中,简单有效地提升器件性能。我们系列研究结果表明,合适第三组分的引入不仅能拓展有源层的光子俘获范围,还能优化有源层中光生激子分布来平衡两种载流子的传输,精细调控相分离程度来提高激子解离效率,三元策略有望成为有机光伏器件产业化的首选方案。最新研究工作展开介绍如下:(1)引入高LUMO能级受体降低能量损失:在PM6:BTP-4F-12中引入中等带隙材料MeIC为第三组分,器件效率从16.2%提升至17.4%。适量MeIC的引入可同时优化有源层的光子俘获,激子解离和载流子传输。此外,适量的MeIC还能有效提高器件的发光量子效率,降低非辐射能量损失,促使器件开路电压提升。该工作证明了三元策略是降低器件能量损失的有效途径。(2)基于Y6及其衍生物制备高效率OPVs:基于兼容性较好的高效非富勒烯材料Y6及其衍生物Y6-1O为受体,宽带隙聚合物材料D18-Cl为给体,制备出效率为17.9%的三元有机光伏器件。与主体系相比,三元器件的三个光伏参数得到同时提升。在该工作中,磁控光电流的方法被率先引入至三元体系,据此得出三元器件内电荷分离更加有效的结论,这为分析三元器件性能的提升提供了更为坚实的证据。更多还原