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聚合物太阳能电池本征光降解及其机理：非富勒烯受体的关键作用

DOI：10.1039/C9TA07417A 期刊：Journal of Materials Chemistry A 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 近年来，基于非富勒烯受体(NFAs)的聚合物太阳能电池(PSCs)性能显著提升，但此类器件的稳定性仍不足以满足实际应用需求。本研究探究了NFAs对PSC长期稳定性的影响，发现高性能PBDB-T:ITIC太阳能电池在1倍太阳光照射测试中表现出远低于PTB7:PC71BM器件的稳定性——与初始性能相比，PTB7:PCBM基太阳能电池在4000小时内性能保持率超过60%，而PBDB-T:ITIC基器件在1000小时后性能衰减至五分之一。研究表明，ITIC基PSCs光稳定性差的原因在于ZnO/活性层界面处的ITIC易发生光催化分解反应；这种不稳定性源于ITIC的乙烯基化学活性高于有机活性材料中稳定的芳香单元。ITIC的分解导致邻近ZnO的活性材料电子传输性能退化，进而引发严重的老化衰减，使光照条件下的填充因子(FF)和开路电压(VOC)持续降低。因此，开发由化学稳定结构单元构成的本征稳定有机材料，对实现高效稳定的PSCs至关重要。
作者： Sungmin Park，Hae Jung Son
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究非富勒烯受体（NFAs）对聚合物太阳能电池（PSCs）长期稳定性的影响，并确定基于ITIC的太阳能电池器件在光照下的降解机制。

研究成果

研究表明，尽管ITIC有助于提升太阳能电池效率，但它对PSC性能的光降解起着关键作用。在活性层/ZnO界面处，ITIC中的乙烯基在ZnO存在时会发生光降解，导致器件稳定性下降。这些发现强调了设计具有能量稳定的芳香结构且化学脆弱官能团最少的非富勒烯受体（NFA）的重要性，以实现稳定且高效的PSC。

研究不足

该研究聚焦于基于ITIC的钙钛矿太阳能电池的光稳定性，未广泛涉及其他非富勒烯材料。降解机制主要归因于光照条件下ITIC在ZnO存在时的光催化反应，但其他因素也可能导致降解。

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