逐层结构全聚合物太阳能电池机理的研究

【作者】 刘中原； 马晓玲； 张福俊；

【机构】 北京交通大学；

【摘要】 近年来,全聚合物太阳能电池(APSCs)因其优异的机械耐久性、稳定性以及显著的成膜性能而受到越来越多的关注。由于聚合物共混溶液中相邻链之间存在明显的相互缠绕,普遍采用的体异质结(BHJ)结构的有源层中垂直相分离变得尤为困难。本工作基于逐层(LbL)或体异质结(BHJ)结构,以聚合物PM6为供体,聚合物PYFT-o为受体,制备了一系列正型和倒置的全聚合物太阳能电池(APSCs)。正型的LbL和BHJ APSCs分别实现了15.28%和14.97%的功率转换效率(PCE)。在正型LbL APSCs中优化的相分离和更有序的分子排列可以促进有源层中电荷的有效提取和传输,进而促进了短路电流密度(JSC)的提高,这是正型LbL APSCs功率转换效率提升的主要因素。同时,从PM6到PYF-T-o的有效的能量转移为激子的利用提供了额外的传输通道,这也进一步促进了正型LbL APSCs性能的提升。值得注意的是,与相应的正型APSCs相比,倒置的APSCs则表现出了较低的功率转换效率,尤其是倒置的LbL APSCs,仅仅获得了8.54%的PCE。倒置LbL APSCs中明显较差的PCE主要归因于PYF-T-o激子解离不足,这可以从与其他类型APSCs相比倒置LbL APSCs在长波长范围内相当低的EQE光谱中证明。这项工作对LbL活性层中的载流子的动态过程提供了更深入的见解,这有助于构建基于逐层沉积方法的高效APSCs。更多还原