青岛生物能源所包西昌团队最新Angew：揭示本征自由电荷产生：促进构建效率超过19%的平面p-n异质结有机太阳能电池

文摘 2025-01-08 22:32 瑞士

由于早期常见有机半导体中Frenkel 激子的结合能高、扩散距离极短，界面电荷转移介导的自由载流子产生机制主导了体异质结(BHJ) 有机太阳能电池(OSC) 的发展。然而，考虑到材料和器件性能的进步，有必要重新审视现阶段高效OSC 中的光电转换。基于此，中科院青岛生物能源与过程研究所包西昌团队提出具有特定三维供体-受体共轭堆积的共轭材料可能表现出独特的电荷光产生机制，其自发将Wannier-Mott 激子分裂为纯相的自由载流子，相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition期刊。随后，基于绿色正交溶剂制备了纯平面p-n 异质结 (PHJ) OSC，其性能与 BHJ OSC 相当。更有趣的是，通过引入PVDF-TrFE 作为本征区域来调节器件的内建电场，平面p-i-n PHJ OSC 实现了更高的效率(>18%) 和稳定性。此外，通过三元优化获得了超过19% 的显著效率，这是迄今为止PHJ OSC 的新效率记录。这项研究指出了独特的内在自由电荷产生机制，为OSC 共同实现高效率、长寿命和简化的设备工程开辟了一条新途径，以实现未来的商业化。

论文信息：Junjie Wang, Yonghai Li, Fuzhen Bi, Chunpeng Yang, Maria Vasilopoulou, Junhao Chu, Xichang Bao, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202417143. https://doi.org/10.1002/anie.202417143

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