为制备高性能非富勒烯聚合物太阳能电池而改进空穴传输层

摘要： 界面工程被认为是改善空穴传输层（HTL）电荷传输性能的可行策略，这对提升有机太阳能电池（OSC）器件性能至关重要。本研究选取两种醇溶性材料——2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷（F4-TCNQ）和双(异硫氰酸根)(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸根)(四丁基铵)合钌(II)（N719）染料作为HTL掺杂剂，在聚[[2,6'-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b:3,3-b]二噻吩][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]：(2,2'-((2Z,2'Z)-(((4,4,9,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(4-((2-乙基己基)氧基)噻吩-5,2-二基))双(亚甲基))双(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))双丙二腈（PTB7-Th:IEICO-4F）OSC中，探究了F4-TCNQ和N719染料在聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）中的掺杂效果（含/不含石墨烯量子点（G-QDs）层）。非富勒烯OSC的功率转换效率从8.84%提升至10.12%。通过对比研究原始器件与改性器件，分析了HTL修饰对纳米形貌结构和光物理性质的影响。化学掺杂与双层策略优化了能级排列、纳米形貌、空穴迁移率及HTL功函数，显著降低了漏电流与复合损耗。本研究表明：采用HTL掺杂并结合G-QDs层构建双层HTL，是制备高性能非富勒烯聚合物太阳能电池的有效策略。