侯剑辉&张茂杰团队NSR：串联有机太阳能电池，通过降低电压损耗实现20.6%的效率

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前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）因其重量轻、机械柔韧性好和半透明性等优点而受到广泛关注。功率转换效率（PCE）是太阳能电池应用的关键参数，可以通过材料创新和器件工程来提高。到目前为止，单结和串联OSCs的PCE已分别提高到19.6%和20.2%。然而，由于相对较大的电压损耗（ΔVloss）导致开路电压（VOC）降低，OSC和其它光伏技术之间仍存在PCE差距。因此，减小ΔVloss是OSCs领域的一个非常重要课题。

图1.材料特性和器件光伏性能

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文献简介

目前，材料创新和器件结构升级是降低OSCs的ΔVloss的主要策略，近日，中科院化学所侯剑辉研究员、苏州大学张茂杰教授等人通过将不对称小分子受体（SMAs）AITC作为第三组分引入高性能PBDB-TCl:BTP-eC9二元共混物中，降低了电压损失并显著改善了OSCs的PCE。研究结果显示，AITC的加入增强了分子堆积并调节了结构域的大小。因此，所制备的最终器件抑制了电荷复合，加速了空穴转移，并缩小了活性层中的能量无序和电子态密度。

图2.光物理特性和电荷输运动力学

由于综合性能的提高，三元OSCs表现出80.5%的高填充因子（FF）和0.88 V的高VOC，非辐射复合电压损失显著降低，PCE大幅提高到19.1%（认证为18.9%）。此外，三元混合物被用作串联电池中子电池的活性层，最终获得了20.6%（认证为20.3%）的创记录PCE，是迄今为止OSCs的效率最高值。

图3.串联OSCs的光伏性能

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文献总结

综上，该工作不仅制备了具有优异PCE的OSCs器件，同时证明了降低电压损耗以及采用三元和串联器件结构是进一步提高OSCs效率的有效策略。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《National Science Review》上，题为“Tandem organic solar cells with 20.6% efficiency enabled by reduced voltage losses”。

本文关键词：有机太阳能电池，电压损耗，串联器件，三元器件。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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