顺序加工有机光伏器件的相分离及结晶性调控

• 作者: 王艺林 周科 马伟
• 来源期刊: 中国材料进展
• 学科: 化学
• 关键词: 有机太阳能电池 顺序刮涂 形貌 结晶 垂直相分离 大面积器件
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 有机光电子材料专栏|Issue on Organic Optoelectronic Materials
• 页码范围: 161-168
• 页数: 8页
• 分类号: TM914.4|TN15|O631.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.7502/j.issn.1674-3962.202202006

摘要

活性层形貌对有机光伏器件性能有重要影响, 在本体异质结( BHJ)结构中, 活性层微观形貌复杂, 难以精确调控.相比之下, 顺序加工P-i-N结构可以单独加工给/受体, 使得形貌调控更简单易行.然而, 目前顺序加工形貌优化的相关机理研究相对缺乏, 不利于其在大面积器件中的应用.基于此, 采用顺序刮涂制备了基于PM6/Y6体系的P-i-N结构器件, 并对其基于形貌优化提高器件性能的机理进行了研究.与BHJ结构相比, 顺序刮涂薄膜从阳极到阴极形成了给体富集相/共混相/受体富集相的梯度分布结构; 同时, 顺序刮涂有效提升了给/受体的结晶性.梯度分布结构和结晶性的协同优化使得器件中的电荷迁移率更加平衡, 载流子复合减少, 电荷收集效率提高, 因此获得了最高15. 84%的光电转化效率( BHJ结构15. 16%).更为重要的是, 通过进一步优化大面积顺序刮涂工艺, 活性层形貌缺陷减少, 从而有效降低了大面积器件效率损失.以上结果表明了顺序刮涂策略在实现活性层形貌优化和制备高效大面积器件方面的巨大潜力.