南开陈永胜&万相见AFM：通过减少非辐射能量损失和调整活性层形貌实现效率为18.80%的有机太阳能电池

1

前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）由于其灵活性、重量轻和大面积溶液处理的优势，在建筑集成光伏、温室、可穿戴器件等方面显示出潜在应用，因而引起了人们的极大研究兴趣。近年来，得益于活性层材料的创新，特别是ITIC、Y6类非富勒烯受体及其衍生物，OSCs的功率转换效率（PCE）取得了重大突破。然而，非辐射能量损失限制了效率的进一步提高。研究表明，可以通过提高活性层中低带隙材料的发光效率来减少非辐射能量损失。在具有体异质结结构的典型OSCs中，活性层材料由宽带隙给体和低带隙受体组成。因此，设计具有高发光性能的低带隙受体材料以最大限度地减少非辐射能量损失并实现高开路电压（VOC）是非常必要的。此外，活性层形貌在提高OSCs性能方面也起着至关重要的作用，特别是对于短路电流（JSC）和填充因子（FF）两个光伏参数。总体来说，从材料设计的角度来看，通过减少能量损失和控制形貌来最大化OSCs的PCE是一项重要且具有挑战性的任务。

2

文献简介

在之前工作中，南开大学陈永胜教授团队设计开发了一系列具有扩展共轭中心核的CH受体，它们在相应的光伏器件中形成强大的分子间相互作用并表现出低能量损失，最终实现了超过18%的PCE。基于此，近日，陈永胜教授、万相见教授等人报道开发了一种命名为CH-ThCl的新型受体分子，其特征是具有更延伸的共轭中心核：二氯二噻吩并喹喔啉。具有氯取代的共轭中心核的进一步延伸增强了受体的刚性并促进了J聚集，从而提高了分子发光效率并抑制了非辐射能量损失。

研究结果显示，基于PM6:CH-ThCl的二元器件表现出18.16%的PCE，VOC高达0.934 V，JSC为25.43 mA cm-2，FF为76.45%。当引入另一种受体CH-6F作为第三组分使得三元器件获得了18.80%的高PCE。与二元器件相比，三元器件在不牺牲VOC的情况下表现出改善的JSC和FF，这主要归功于改进的活性层形貌。这些结果表明，合适的分子设计可以最大限度地减少非辐射能量损失，并且使用三元策略可以有效调控共混物形貌。

3

文献总结

综上，该工作调了中心单元卤化对提高Y系列NFAs光伏性能的有效性，这将促进对具有卤素取代的新型杂环中心单元的进一步探索。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上，题为“Achieving Organic Solar Cells with an Efficiency of 18.80% by Reducing Nonradiative Energy Loss and Tuning Active Layer Morphology”。

本文关键词：有机太阳能电池，非富勒烯受体，能量损失，形貌调控。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！