彭强&颜河EES: 17.33%效率！高效非富勒烯有机太阳能电池
发布时间：
2020-09-02 14:37
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在过去的几十年中，有机光伏(OPV)引起了极大的研究关注。最近出现的基于非富勒烯受体的聚合物太阳能电池极大推动了OPV的发展。然而，目前具有优异性能的聚合物太阳电池通常采用卤化溶剂制备。这些卤化溶剂不利于人体健康和环境，不适用于工业应用。同时，由于无卤溶剂溶解度有限，很难达到理想的形貌控制要求，因此阻碍了无卤溶剂的应用。
近日，四川大学彭强，香港科技大学颜河报道了一种使用无卤化溶剂的精致的团聚控制策略，成功实现了具有高性能的无富勒烯PSCs，效率达到了17.33%，这是目前从非卤化溶剂中制备的PSCs的最高值。
PM6和BTP-BO-4Cl分别因其潜在的高性能和无卤溶剂溶解性而分别被选作供体和受体。此外，还引入苄基紫精(Bv)代替卤化添加剂，作为微结构改进剂优化和稳定PSCs的形貌，并作为n型掺杂剂改善PSCs中的电子传输。
研究发现，BTP-BO-4Cl在氯苯(CB)中有很好的溶解性，但在甲苯(Tol)中溶解时对温度敏感。PM6:BTP-BO-4Cl共混物易溶于温和Tol中(超过50 ℃)，但在室温下通过延迟处理时间，BTP-BO-4Cl会逐渐结晶甚至析出。因此可以在活性层沉积之前进行预聚集，并且可以通过改变处理前的延迟时间来直接控制程度。
结果显示，通过延迟处理时间获得了优化的PM6:BTP-BO-4Cl纳米原纤状形态。这有利于电荷的离解和传输，从而大大改善了器件性能，并成功地将功率转换效率(PCE)从15.69%提高到17.33%。这是迄今为止，无卤素溶剂处理的PSC的新记录值。重要的是，这种策略可以进一步应用于其他高效的PSC系统，有望进行精准的形态优化和性能改进。
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