廣西大學(xué)闞志鵬CEJ：PCE 20%！π-共軛驅(qū)動(dòng)聚集作用增強(qiáng) Y6 衍生物在二元OSCs中的電荷傳輸

主要內(nèi)容

在有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，Y6衍生物憑借其寬吸收光譜和多樣的聚集行為，已然成為***的受體材料，可實(shí)現(xiàn)較高的器件性能。然而，在體相異質(zhì)結(jié)活性層中，Y6衍生物存在相對(duì)較短的共軛長(zhǎng)度以及較差的分子堆積方式等問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致電荷傳輸受限，復(fù)合損失增加，進(jìn)而限制了器件性能的進(jìn)一步提升。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，廣西大學(xué)闞志鵬項(xiàng)目研究員帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)，提出了一種基于雙層活性層的有效策略。該策略的核心在于引入兩個(gè)由氧原子橋聯(lián)的π共軛分子，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)受體層的獨(dú)立調(diào)控。這些分子如同精密搭建的“橋梁”，能夠顯著增強(qiáng)相鄰受體中BTP（二噻吩并[3,2-b]吡咯苯并噻唑）單元之間的π - π相互作用，有力地促進(jìn)分子聚集。與純薄膜相比，添加這些添加劑后，受體薄膜內(nèi)會(huì)形成緊湊的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，薄膜的結(jié)晶度得到大幅提升，同時(shí)構(gòu)建起更高效的電荷傳輸通道。當(dāng)與給體材料PM6配對(duì)時(shí)，基于該策略構(gòu)建的雙層器件展現(xiàn)出諸多優(yōu)異特性，如更高的電子遷移率、更平衡的空穴與電子遷移率，以及更低的非輻射復(fù)合速率。最終，由PM6/L8 - BO組成的器件實(shí)現(xiàn)了20.02%的**效率。

此外，闞志鵬研究員團(tuán)隊(duì)并未止步于此。他們進(jìn)一步引入具有大π共軛體系的π共軛連接分子——二苯并呋喃（DBF）和2 - 溴二苯并呋喃（2Br - DBF），成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)Y6衍生物聚集行為的有效調(diào)控。具體而言，這些連接分子能夠精準(zhǔn)調(diào)節(jié)薄膜的結(jié)晶度，使eC9 - 2Cl的分子堆積更加緊密，誘導(dǎo)形成不同維度的塊狀聚集結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建起高效的電荷傳輸通道。值得一提的是，這些分子在多種Y6衍生物中均展現(xiàn)出良好的有效性，顯著提升了雙層有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）的光伏性能。同樣基于PM6/L8 - BO的器件，也實(shí)現(xiàn)了20.02%的**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。

該團(tuán)隊(duì)的一系列研究成果，充分彰顯了π共軛添加劑，尤其是具有大π共軛體系的π共軛連接分子，在調(diào)控Y6衍生物聚集行為中的關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高性能雙層有機(jī)太陽(yáng)能電池開辟了全新途徑，提供了**價(jià)值的見解和切實(shí)可行的實(shí)踐方法。

文獻(xiàn)信息

π-Conjugation-driven aggregation enhances charge transport in Y6 derivatives for bilayer organic solar cells with 20?% efficiency

Jingrong Zhang , Jiancheng Zhong ,Sein Chung ,Liang Bai , Zhenmin Zhao , Lixing Tan , Yuan Liu , Min Zhang , Sooji Lyu , Jeonggye Lee,Lijun Li , Kilwon Cho , Zhipeng Kan

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725081501

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