研究目的
研究非富勒烯受体端基修饰对有机光伏电池中激子解离效率的影响。
研究成果
研究表明，增加给体与受体材料之间的静电势（ESP）差值可提升有机光伏电池中激子解离效率。基于PBDB-TF:IO-4F的器件相比PBDB-TF:IO-4H器件展现出显著更高的功率转换效率（PCE）和电荷解离概率（Pdiss），这是因为IO-4F的正向ESP能与给体形成强分子间电场。这些发现表明，通过ESP调控是提升非富勒烯受体有机光伏电池性能的有效策略。
研究不足
该研究的局限性在于所使用的特定材料（IO-4H和IO-4F受体及PBDB-TF给体）以及器件制备条件。研究结果可能无法直接适用于其他材料体系或器件结构。此外，理论计算和实验测量可能存在固有不确定性和近似性。
1：实验设计与方法选择：
本研究设计合成了两种末端基团具有不同静电势（ESP）的非富勒烯受体材料（IO-4H和IO-4F），通过与聚合物给体PBDB-TF共混制备有机光伏器件评估其光电性能，并采用理论计算与光电测试分析激子解离效率及电荷传输特性。
2：样本选择与数据来源：
研究使用合成的非富勒烯受体（IO-4H和IO-4F）及聚合物给体（PBDB-TF），通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法表征这些材料的光学与电化学性质。
3：实验设备与材料清单：
材料包括PEDOT:PSS、PBDB-TF、PFN-Br、氯苯、氯仿、甲醇、二硫化碳及1,8-二碘辛烷（DIO）。器件采用ITO/PEDOT:PSS/给体:受体/PFN-Br/Al常规结构制备。
4：实验流程与操作步骤：
通过旋涂法将活性层溶液沉积于PEDOT:PSS修饰的ITO基底上并热退火制备器件，在AM 1.5G光照下评估光伏性能，采用光致发光猝灭、光电流密度-有效电压测试及瞬态光电压法分析光电过程。
5：5G光照下评估光伏性能，采用光致发光猝灭、光电流密度-有效电压测试及瞬态光电压法分析光电过程。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：运用密度泛函理论（DFT）计算ESP分布，通过紫外-可见吸收光谱分析光学性质，循环伏安法测定电化学性质，从J-V曲线和外量子效率（EQE）测试提取光伏参数。
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PEDOT:PSS
4083
CleviosTM
Used as a hole transport layer in the fabrication of organic photovoltaic cells.
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PBDB-TF
Solarmer Material Inc.
Used as a polymer donor in the fabrication of organic photovoltaic cells.
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PFN-Br
Solarmer Material Inc.
Used as an electron transport layer in the fabrication of organic photovoltaic cells.
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Chlorobenzene
Sigma-Aldrich
Used as a solvent for dissolving the polymer donor and non-fullerene acceptors.
-
Chloroform
Sigma-Aldrich
Used as a solvent for dissolving the non-fullerene acceptors and PC71BM.
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1,8-diiodooctane
DIO
TCI (Shanghai) Development Co., Ltd.
Used as a solvent additive to optimize the morphology of the active layer.
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