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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(yáng)能電池！

閱讀：948 發(fā)布時(shí)間：2024/4/10

GPT-LBL策略通過(guò)受體的聚合調(diào)整來(lái)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(guó)加州大學(xué)楊陽(yáng)教授等人添加了客體聚合物PY-IT來(lái)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(duì)垂直組成和分子組織的精確控制。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(guò)原位監(jiān)測(cè)非富勒烯受體的預(yù)聚集行為來(lái)構(gòu)建p-i-n微觀結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)置互穿網(wǎng)絡(luò)的*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(dòng)力學(xué)，平衡電荷傳輸，同時(shí)提高開(kāi)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(yáng)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，這是綠色溶劑加工OSCs的最佳值之一。p-i-n結(jié)構(gòu)對(duì)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(yáng)能電池&OLED瞬態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了線性增壓載流子抽取photo-CELIV測(cè)量。PY-IT聚合物的遷移率是參考聚合物的兩倍，最佳器件的認(rèn)證效率為19%，創(chuàng)下了LBL有機(jī)太陽(yáng)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(guò)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%。

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

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