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AEM: 19.3%效率!通过工程非富勒烯分子结晶行为减轻有机太阳能电池中激子重组损失

顶尖团队的选择

尽管有机太阳能电池(OSC)取得了长足的进步,但其效率仍受到复合损失的限制。在有机半导体中,光生电子和空穴通常作为局域激子结合。从激子到自由电荷的转变需要扩散和离解过程,其中存在寄生复合损失。活性层的结晶行为会影响激子的扩散和离解效率。

近日,四川大学李鸿祥、Liu Yahui、青岛大学刘玉强、北京师范大学薄志山等人精心设计了不同的添加剂来控制结晶行为。作者发现,通过控制非富勒烯受体的聚集,可以提高活性层的结晶质量。此外,共混膜的π–π堆积变得紧凑,同时在垂直方向上的结晶更加均匀。这些都有利于激子的扩散和离解。

结果发现,复合损耗减少,功率效率(PCE)显著提高。同时,添加剂在各种有机光伏系统中的普遍适用性得到了证明,其中在D18:BTP-eC9-4F OSC中实现了19.3%的PCE。

本研究采用Enlitech 3A、QERR3011产品进行量测。

Huarui Zhang et.al Mitigating Exciton Recombination Losses in Organic Solar Cells by Engineering Nonfullerene Molecular Crystallization Behavior Adv. Energy Mater. 2023

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