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2022 Adv. Funct. Mater.:准平面异质结如何提升全聚合物太阳电池的器件性能和稳定性

标题-准平面异质结全聚合物太阳能电池稳定的双重方法

第一作者:曹聪聪/何凤教授课题组

本文亮点

本工作将准平面异质结(Q-PHJ)结构引入全聚合物太阳电池中,与本体异质结(BHJ)器件相比,器件性能和稳定性都得到了大幅提升。同时,作者对稳定性提升的机理以及器件老化过程进行了详细研究,揭示了器件老化过程中形貌的演变以及电荷复合过程对器件性能的影响。本研究为准平面异质结在高效全聚合物制备中的应用开辟了新的领域,对提高器件稳定性也具有重要的指导意义。

研究动机

  本体异质结 (BHJ) 结构具有丰富的给体(D)/受体(A)界面,能够实现有效的激子解离、电荷产生和抽取,基于BHJ结构,有机太阳电池器件的研究取得了显著进展。然而,由于聚合物给体材料和受体材料在溶液中随机混合,且不同的聚合物材料在不同溶剂中的溶解度差异很大,因此从单一溶剂中制备理想的BHJ形貌仍然非常困难。要实现载流子的有效转移,还需要精确控制BHJ中的相区尺寸,并建立理想的双连续的互穿网络。更重要的是,BHJ结构重复性和长期稳定性差的问题也是一个巨大挑战。

本文所用仪器

  • 光焱科技的Keithley 2400 源表及太阳光模拟器 (Enlitech, Inc)
  • 光焱科技的EQE 测试系统 (Enlitech, Inc)

研究成果说明

BHJ和Q-PHJ全PSC的器件结构示意图
Jv和 Q-PHJ 全 PSCs J-V 曲线 全 PSCs 的外量子效率 (EQE) 光谱
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通讯作者简介

何凤博士现为南方科技大学化学系教授,课题组长。近五年紧紧围绕有机功能材料分子间非共价分子间相互作用的精确调控集中开展科学研究,并在有机氯取代光伏材料和超分子聚合物二维自组装两个方向上都取得了突破性进展。2006年入选中德科学中心林岛学者项目,2019年获得中国化学会氯元素代言青年科学家。至今在Joule、J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.以及Adv. Mater.等国际顶尖专业杂志上已发表论文超过130篇,引用次数超过5700次。

本文关键词:准平面异质结、quasiplanar heterojunction、体异质结、bulk heterojunction、全聚合物太阳电池、all-Polymer Solar Cell、太阳光模拟器、Solar Simulator、Sun Simulator、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1002/adfm.202201828

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