北理工在小分子有机太阳能电池优化策略方面取得进展
供稿、图片:yl6809永利官网 编辑:隆哲源
近日,yl6809永利官网硕士研究生蒋梦云以第一作身份在国际顶级期刊ACS Energy Letters发表题目为“Two-Pronged Effect of Warm Solution and Solvent-Vapor Annealing for Efficient and Stable All-Small-Molecule Organic Solar Cells”的研究论文。yl6809永利官网为第一通讯单位,yl6809永利官网安桥石特别研究员、王金亮教授和北京交通大学张福俊教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金,北京市自然科学基金和yl6809永利官网青年教师学术启动计划等项目的资助及yl6809永利官网分析测试中心的支持。
有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)具有原材料丰富、质量轻、柔性、半透明、多彩、可大面积制备等一系列的独特优势,是一种有潜力的绿色光电转换技术,符合我国可持续发展要求,已成为当今新能源领域最富有生机和活力的研究前沿之一。小分子材料具有明确的分子结构、批次稳定性好、易制备和纯化等优势。基于小分子给受体材料的OSCs展现出巨大商业化潜力。然而,由于小分子有源层形貌敏感且难以调控,其效率远落后于其它类型的OSCs。
不同处理工艺对有源层表面形貌和体形貌的影响
在本项研究中,研究者采用了热溶液(warm solution, WS)和溶剂熏蒸退火(solvent-vapor annealing,SVA)双管齐下的策略来调控小分子有源层的形貌。其中WS不仅能够提升给受体材料(B1和BTP-eC9)的溶解度,而且在成膜过程中能够加速溶剂挥发,减少成膜时间,使有源层中分子分布更加均匀,形成光滑无孔的混合薄膜;SVA可调控成膜后的分子动力学,延长分子自组装时间。通过控制SVA时间可优化有源层中的相分离和分子排布。通过WS+SVA的协同作用,有源层形貌得到较大改善,提升了器件的光子俘获、激子解离、载流子传输和收集,从而使其获得15.68%的效率,这是当时二元小分子OSCs的最高效率值。
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01289
(审核:王振华)