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香港理工Joule：原位構(gòu)建互穿網(wǎng)絡(luò)p-i-n結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)19%PCE的有機(jī)太陽能電池！

發(fā)表時(shí)間：2024-04-10 16:43

GPT-LBL策略通過受體的聚合調(diào)整來增強(qiáng)p-i-n結(jié)構(gòu)
實(shí)現(xiàn)了PCE為19.41%(認(rèn)證為19.0%)的高效GPT-LBL器件
GPT-LBL策略增強(qiáng)了OSCs的運(yùn)行穩(wěn)定性

主要內(nèi)容

由于供體-受體結(jié)構(gòu)域的混合，具有體異質(zhì)結(jié)(BHJ)的OSCs容易產(chǎn)生電荷復(fù)合。逐層沉積(LBL)有助于控制垂直分布，從而形成p-i-n結(jié)并改善電荷傳輸。香港理工大學(xué)李剛教授、美國加州大學(xué)楊陽教授等人添加了客體聚合物PY-IT來增強(qiáng)垂直分離，從而產(chǎn)生更明顯的p-i-n結(jié)，得到了具有更高遷移率和平衡電荷傳輸?shù)腛SC。

研究表明，逐層(LBL)方法可以獲得較好的垂直微觀結(jié)構(gòu)。然而，仍然缺乏對垂直組成和分子組織的**控制。在這篇文章中，研究團(tuán)隊(duì)展示了一種客體聚合物定制LBL (GPT-LBL)策略，通過原位監(jiān)測非富勒烯受體的預(yù)聚集行為來構(gòu)建p-i-n微觀結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)置互穿網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越結(jié)構(gòu)減輕了陷阱密度狀態(tài)和能量損失，改善空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué)，平衡電荷傳輸，開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)和填充因子(FF)。從而實(shí)現(xiàn)了功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)為19.41%(認(rèn)證為19.0%)的高效GPT-LBL有機(jī)太陽能電池(OSC)。

用于GPT-LBL OSCs的大面積(1.03 cm2)器件在露天葉片涂層中獲得了17.52%的PCE。p-i-n結(jié)構(gòu)對器件工程和光物理的理解產(chǎn)生影響，為實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定和可擴(kuò)展的OSCs提供了一種有效的方法。

其中使用巨力光電代理的Paios太陽能電池&OLED瞬態(tài)特性測試系統(tǒng)進(jìn)行了線性增壓載流子抽取photo-CELIV測量。PY-IT聚合物的遷移率是參考聚合物的兩倍，器件的認(rèn)證效率為19%，創(chuàng)下了LBL有機(jī)太陽能電池的記錄，運(yùn)行穩(wěn)定性也得到了提高。在MPP環(huán)境條件下放置700小時(shí)后，經(jīng)過PY-IT處理的器件仍保持了96%的初始性能，而參考設(shè)備降至57%。

文獻(xiàn)信息

Achieving 19.4% organic solar cell via an in situ formation of p-i-n structure with built-in interpenetrating network

Ying Zhang, Wanyuan Deng, Christopher E. Petoukhoff, Xinxin Xia, Yongwen Lang, Hao Xia, Hua Tang, Hrisheekesh Thachoth Chandran, Sudhi Mahadevan, Kuan Liu, Patrick W.K. Fong, Yongmin Luo, Jiaying Wu, Sai-Wing Tsang, Frédéric Laquai, Hongbin Wu, Xinhui Lu, Yang Yang*, Gang Li*

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