非富勒烯小分子受体N3作为第三组分制备高效三元有机太阳能电池

曹紫梁; 张坚

doi:10.16725/j.1673-808X.2023137

桂林电子科技大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (5) : 525 -534. DOI: 10.16725/j.1673-808X.2023137

非富勒烯小分子受体N3作为第三组分制备高效三元有机太阳能电池

曹紫梁, 张坚

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摘要

为了提升有机太阳能电池（OSCs）的性能，提出了一种新的三元策略。通过引入与主受体相似化学结构的非富勒烯小分子受体N3作为第三组分，加入高效的二元体系PM6:BTP-eC9，制备高效的三元OSCs。将N3作为第三组分能够增强活性层对光子的吸收，从而有利于电流密度(J_SC)的提升。N3合适的能级与主体系形成良好的能级排列，有助于形成电荷转移机制，为激子解离提供额外的通道，从而有利于激子解离与电荷传输。N3与BTP-eC9良好的相容性，使得N3的加入能够优化活性层的形貌，得到合适的相分离，并与BTP-eC9在活性层中形成类合金模型，从而有利于激子解离、电荷传输和抑制电荷复合。测试结果表明，当添加10%的N3时，基于PM6:BTP-eC9:N3的最优器件能量转换效率（PCE）从PM6:BTP-eC9的17.22%提升至18.54%，性能提升主要归因于J_SC与填充因子（FF）提升。实验结果表明，将具有相似化学结构的衍生物作为第三组分制备高效的三元OSCs，是一种简单有效的策略。