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稳定全聚合物太阳能电池中π-π堆积距离与相分离调控的效率

DOI：10.3390/polym11101665 期刊：Polymers 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 活性层的形貌对有机太阳能电池的器件性能和稳定性起着关键作用。全聚合物太阳能电池（All-PSCs）因其具有稳健且稳定的形貌，已被证明比富勒烯类电池具有更好的热稳定性。然而，并非所有聚合物共混体系都具备优异的热稳定性，部分All-PSCs热稳定性较差的原因及其限制因素，以及如何在保持稳定性的同时获得更高效率，目前仍不明确。通过研究聚[2,3-双(3-辛氧基苯基)喹喔啉-5,8-二基-alt-噻吩-2,5-二基](TQ1)/聚[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-alt-(4-(2-乙基己基)-3-氟噻吩[3,4-b]噻吩-)-2-羧酸酯-2-6-二基]](PCE10)/PNDI-T10共混体系，我们发现分子重排堆积结构和相分离是导致含PCE10器件热稳定性差的主要原因。TQ1/PNDI-T10器件经热退火后π-π堆积距离减小，光电转换效率(PCE)提升；而PCE10/PNDI-T10器件初始PCE较高，但热退火导致π-π堆积距离增大，空穴导电性下降，PCE反而降低。因此，在TQ1/PCE10/PNDI-T10(1/1/1)三元体系中，通过TQ1与PCE10分子间相互作用及堆积结构变化的平衡，热退火后可获得最高PCE。这表明：采用初始效率优异的材料与经热退火后效率提升的材料构建三元共混体系，是实现高效且热稳定All-PSCs的有效途径。
作者： Ke Zhou，Xiaobo Zhou，Xiaofeng Xu，Chiara Musumeci，Weidong Xu，Xiangyi Meng，Wei Ma，Olle Ingan?s，Chuanfei Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过研究TQ1/PCE10/PNDI-T10共混体系的形貌，探究热退火对全聚合物太阳能电池（All-PSCs）器件性能和稳定性的影响。

研究成果

研究得出结论，分子堆积结构的重排和相分离是影响全聚合物太阳能电池热稳定性的关键因素。TQ1/PCE10/PNDI-T10（1/1/1）三元共混体系经热退火处理后实现了最高光电转换效率，为开发高效且热稳定的全聚合物太阳能电池提供了可行途径。

研究不足

该研究的局限性在于所使用的特定聚合物共混物（TQ1/PCE10/PNDI-T10）及采用的热退火条件。研究结果可能无法推广至其他聚合物体系或加工条件。

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