准平面异质结有机太阳能电池研究进展

【作者】 徐文婧； 张福俊；

【机构】 北京交通大学；

【摘要】 有机太阳电池因材料质量轻、成本低、半透明、柔性等优势,在印刷和卷对卷制造中具有巨大潜力。当前,进一步提高有机太阳能电池的性能仍然是研究重点。传统的体异质结有机太阳能电池中的双连续互穿网络可以为激子解离提供充足的给受体界面。但是基于该结构的有机太阳能电池有源层形貌很难精准调控,难以形成理想的垂直结构相分离。由于准平面异质结有机太阳电池给受体层可独立制备,其有源层中易形成更明显的垂直结构相分离,给体层底部和受体层顶部的高纯度给/受体相有利于实现高效的电荷收集。目前,准平面异质结有机太阳能电池因展现出比体异质结有机太阳能电池更高的性能而受到广泛关注。针对准平面异质结有机太阳能电池阴极附近激子利用率低的问题,提出将少量给体引入受体层的策略。能量不能从窄带隙受体转移到宽带隙给体,受体层中电极附近的激子无法扩散到给受体界面进行解离。因此,通过采用在受体层中掺入少量给体的策略提高准平面异质结有机太阳能电池受体层中电极附近的激子利用率尤为重要。PY-IT层中掺入10 wt%PM6时,短路电流密度（JSC）提升到24.74 mA cm^-2、填充因子（FF）提升到74.25%,准平面异质结有机太阳能电池的最佳PCE可以达到17.45%。通过测量纯PY-IT膜、不同PM6含量的PM6/PY-IT:PM6膜的PL光谱得出,随着PY-IT层中PM6含量的增加,激子解离效率逐渐升高,这归因于掺入的PM6促进了PY-IT层中电极附近的激子解离。该结果是目前基于PM6/PY-IT体系准平面异质结有机太阳能电池的最高值,这表明在受体层中掺入少量给体是提高准平面异质结有机太阳能电池性能的有效策略。此外,利用添加剂策略优化了全聚合物准平面异质结太阳能电池受体层中的分子取向及结晶尺度,有效提高了器件性能。更多还原