有机太阳能电池（OSC）因其溶液可加工性、轻质、柔性和可印刷制造的优点而被视为最有前景的光伏转换器件之一。得益于在新型供体和受体材料设计、活性层微观形貌优化和界面工程方面的努力，现在基于体异质结（BHJ）和逐层（LbL）结构的冠军单结OSC的能量转换效率（PCE）超过20%。然而，与无机半导体相比，有机半导体具有较差的本征电导率和低载流子迁移率特性，限制了OSC的效率。有机半导体的分子掺杂是一种通过匹配能级、提高载流子迁移率和填充有机半导体的电子陷阱来增强电荷输运的有效方法，这会导致短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc）的增加，同时降低OSC的非辐射复合和能量损失（Eloss）。富氮石墨氮化物（g-C3N5）的分子骨架由三唑和三嗪组成，通过3-氨基-1,2,4-三唑的简单自组装获得。2D g-C3N5纳米片具有优秀的电荷-电子迁移率（沿y方向为3.8×103 cm2V-1 s-1）。
华南理工大学於黄忠课题组报道了一种通过2D g-C3N5对PM6进行p掺杂的策略，有效地提高了PM6的WF和载流子浓度，并且2D g-C3N5可以显著提高PM6和Y6的结晶度。PM6和2D g-C3N5之间的电荷转移可以有效地降低PM6的能级，从而增加光伏器件的内置电场。掺杂过程显著提高了PM6的电荷迁移率和空穴载流子浓度，并抑制了电荷复合，同时降低了活性层的能量损失。在此基础上制备了ITO/ZnO/PM6: 2D g-C3N5:Y6/MoO3/Ag结构的BHJ器件（图1d）和ITO/PEDOT:PSS/PM6: 2D g-C3N5/Y6/PDINN/Ag结构的LbL器件（图1e）。成功获得了18.10%/18.25% PCE的BHJ/LbL OSC，并且掺杂器件表现出优异的稳定性。
论文信息：
2D g-C3N5 p-Doping of donor material for high-efficiency organic solar cells
Song Yang, Bo Yu, Huangzhong Yu*
Small Methods
DOI: 10.1002/smtd.202401307
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