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具有形态调控空穴传输性能与增强紫外光稳定性的高性能三元有机太阳能电池

DOI：10.1002/solr.202000165 期刊：Solar RRL 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 三元体异质结（BHJ）策略通过协同结合富勒烯与非富勒烯受体的优势，被视为提升有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）的有效途径。本研究将富勒烯衍生物ICBA作为形貌调节剂引入非富勒烯体系PBDB-T-2F:BTP-4Cl（PM6:BTP-4Cl）中，制备出高性能三元OSC。无定形ICBA因其与BTP-4Cl相具有良好混溶性，倾向于均匀分布于BTP-4Cl相形成混合良好的受体畴，显著降低不利相分离导致的激子衰减损失并增强三元共混物的BHJ形貌稳定性。适量添加ICBA可诱导高效的远程福斯特共振能量转移至BTP-4Cl，并促进BTP-4Cl向PM6的超快空穴转移过程，从而提升实际器件的载流子生成效率。最终优化的三元OSC不仅实现平均PCE超过16.5%，更因紫外光捕获增强、电荷转移加速、载流子传输更平衡及纳米结构形貌更稳定，展现出优于二元对照器件的紫外光稳定性。该研究为同时提升高效三元OSC器件性能与抗紫外光性能提供了新思路。
作者： Kang-Ning Zhang，Zhi-Nan Jiang，Tong Wang，Meng-Si Niu，Lin Feng，Chao-Chao Qin，Shu-Kong So，Xiao-Tao Hao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过将富勒烯衍生物ICBA引入非富勒烯体系的PBDB-T-2F:BTP-4Cl中，制备具有增强紫外光稳定性的高性能三元有机太阳能电池（OSCs），从而提高其光电转换效率（PCEs）。

研究成果

将非晶态ICBA引入二元PM6:BTP-4Cl体系成功提升了三元有机太阳能电池的光伏效率和紫外耐久性。最优三元器件实现了平均光电转换效率超过16.5%，这归因于光子捕获增强、高效空穴传输、福斯特共振能量转移、平衡的电荷传输以及稳定的薄膜形貌。该研究为提升三元有机太阳能电池的器件性能和紫外耐受性提供了见解。

研究不足

该研究未探讨三元有机太阳能电池在实际工作条件下（除紫外线光稳定性外）的长期稳定性。此外，也未研究更高ICBA含量（超过50 wt%）对器件性能和稳定性的影响。

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