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三元有机电池20%！！山东大学张茂杰&国霞团队最新EES：通过小分子供体客体控制结晶动力学和垂直相分布使有机光伏电池提高至20%

文摘   2024-12-10 20:02   瑞士  
精确控制光伏体异质结(BHJ)薄膜的分子结晶和垂直相分布对于增强其光电性能以实现高性能聚合物太阳能电池(PSC)至关重要。基于此，山东大学张茂杰&国霞团队通过引入小分子供体 (SMD) BTR-SCl，在 PM6：L8-BO共混体系中实施动力学控制策略，BTR-SCl具有强结晶性和与主体聚合物供体的良好混溶性，相关成果发表于Energy & Environmental Science期刊。原位光谱表征表明，BTR-SCl可以有效促进 PM6从共混溶液中聚集并延长其在成膜过程中的自组装时间，从而导致明确的垂直相分布，阳极处富集的聚合物供体更加有序，有效促进电荷传输和收集，减轻陷阱密度和能量无序，并减少能量损失。最终，PM6:BTR-SCl:L8-BO三元 PSC (T-PSC)实现了显著增强的 19.4%的功率转换效率(PCE)，而二元器件的PCE仅为 18.0%。值得注意的是，通过用 D18替换 PM6，三元器件的 PCE进一步提升至20.0%，这是迄今为止报道的基于 SMD的T-PSC的最高效率。我们的研究结果阐明了结晶SMD在优化 BHJ膜内的垂直相分布和分子堆积方面的巨大潜力，从而显著提高了 PSC的 PCE。
论文信息：B. Cheng , W. Hou, C. Han, S. Cheng , X. Xia , X. Guo, Y. Li and M. Zhang, Energy Environ. Sci., 2025, DOI: 10.1039/D4EE04623D.
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