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真空沉积制备的三元有机光伏器件

DOI：10.1021/jacs.9b09012 期刊：Journal of the American Chemical Society 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 三元混合有机光伏器件(OPVs)的引入旨在提升太阳光谱吸收并降低能量损失（优于二元混合OPVs），但由于难以同步优化三种分子组分的形貌，其器件性能通常逊色于同类二元OPVs。本研究报道了一种基于小分子的生物三元OPV——由两个独立的真空蒸镀二元体异质结在平面结处融合而成（无组分互混）。与既往报道中传统混合三元电池的开路电压(VOC)介于两种二元组分之间的情况不同，该生物三元OPV的VOC取决于其相对于阳极的堆叠顺序，会对应其中一种组成二元体的电压值。此外，仅在光活性异质结中采用给体-受体-受体'极性给体时，才能观察到实现最高效率所需的两个二元片段间偶极诱导能级重排现象。优化后的生物三元OPV性能优于其两种组成二元OPVs：在AM 1.5G 1太阳(100 mW/cm2)模拟光照下，其功率转换效率达10.6±0.3%，开路电压VOC=0.94±0.01 V，短路电流密度16.0±0.5 mA cm?2，填充因子0.70±0.01。
作者： Yongxi Li，Hafiz K. M. Sheriff，Xiao Liu，Chun-Kai Wang，Kan Ding，Han Han，Ken-Tsung Wong，Stephen R. Forrest
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过引入一种基于小分子的三元有机光伏器件（OPV）来提高太阳能光谱吸收并减少能量损失，该器件由两个独立的真空沉积二元体异质结在平面结处融合而成，且组分间无混合。

研究成果

双三元有机光伏器件架构展现出优于二元器件的性能，其功率转换效率达到10.6%。该双三元器件的开路电压由最靠近阳极的二元子单元决定，偶极诱导的能级重排促进了高效电荷传输。这种方法为真空蒸镀有机光伏器件的材料与器件架构设计提供了新方向。

研究不足

本研究仅限于真空沉积的小分子有机光伏器件，未涉及溶液加工型器件。性能提升仅针对所述材料及器件结构。

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