周二軍Angew：PCE超20%！“多生受體”混合物助力四元有機太陽能電池

主要內容

三元策略已被證實是提升有機太陽能電池（OSCs）光電轉換效率（PCE）的有效手段。然而，由于材料合成過程繁瑣復雜，且活性層成分的優(yōu)化面臨較大挑戰(zhàn)，包含活性層中四種組分的四元有機太陽能電池（QOSCs）的相關研究報道極為少見。

在此背景下，嘉興大學周二軍研究員、李在房教授攜手鄭州大學郭青副教授，共同帶領其研究團隊，成功開發(fā)出一種制備高性能QOSCs的簡易方法。該方法引入了“多生受體”（MBA）這一創(chuàng)新概念，MBA是一種同時合成的包含三種分子的混合物。

具體而言，研究團隊合成的這些A - DA'D - A型多生受體（MBA31、MBA11、MBA13和MBA19），是通過將一種DA'D型中心片段（BTP - 2CHO）與兩種A端基單元（γ - IC - Cl和IC - 2Cl）按照不同進料比（γ - IC - Cl : IC - 2Cl = 3:1、1:1、1:3和1:9）進行化學反應而制得的。值得一提的是，在合成過程中無需對各個組分進行分離操作，這些多生受體可直接作為電子受體用于QOSCs的制備。

實驗結果表明，與傳統(tǒng)的二元和三元器件相比，基于PM6:MBA的QOSCs展現(xiàn)出了顯著提升的光電轉換效率。為了進一步優(yōu)化器件性能，研究團隊采用2PACz作為空穴傳輸層，DIB作為添加劑。最終，基于PM6:MBA13的器件實現(xiàn)了高達20.10%的領先光電轉換效率，這一數(shù)值達到了迄今為止QOSCs報道的最高水平之一。

顯然，該方法不僅簡化了QOSCs的材料合成流程，還降低了器件制備的復雜程度。本研究為合成多生受體以及后續(xù)制備高性能QOSCs提供了一種切實可行的方法，進而為OSCs的進一步優(yōu)化開辟了全新的途徑。

文獻信息

Multiple-Birth-Acceptor: Easily-Synthesized Mixture for Easily-Fabricated Quaternary Organic Solar Cells with Beyond 20% Efficiency

Mengzhen Du, Ning Sun, Hongjun Cheng, Xin Liu, Xinyue Yi, Qing Guo, Qiang Guo, Menglan Lv, Jia Yao, Lin Hu, Zaifang Li, Zhi Zheng, Chengwei Shan, Aung Ko Ko Kyaw, Gongqiang Li, Qineng Xia, Han Zuilhof, Erjun Zhou

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202515114

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