采用高结晶非富勒烯受体的高性能三元有机太阳能电池

摘要

活性层获得高质量薄膜是制备高性能三元有机太阳能电池（TOSCs）的前提，引入高结晶第三组分是一种简单而有效的薄膜优化手段之一。采用高结晶非富勒烯受体ITIC-Th作为第三组分，与非富勒烯受体BTP-BO-4F、聚合物给体PM6制备了一系列TOSCs。ITIC-Th作为形貌调节剂，可优化薄膜的分子排列和相分离；ITIC-Th作为光谱吸收互补的第三组分，可拓宽活性层的光谱吸收范围。此外，ITIC-Th与BTP-BO-4F易形成合金状态，可抑制器件的非辐射复合。当引入的ITICTh含量为5%时，TOSCs性能达到最优，能量转换效率（PCE）为17.66%，短路电流密度（JSC）为26.51 mA·cm-2，开路电压（VOC）为0.862 V，填充因子（FF）为77.32%，这主要得益于ITIC-Th作为第三组分协同优化了器件的光子俘获、激子解离、载流子传输和电荷收集，从而获得高性能TOSCs。选择高结晶非富勒烯受体作为第三组分是一种制备高性能TOSCs的有效策略，有利于推进TOSCs的商业化。

关键词

三元有机太阳能电池 / 形貌调节剂 / 活性层 / 分子排列 / 相分离

基金资助

国家自然科学基金（61774050）; 广西自然科学基金（2019GXNSFGA245005）; 广西科学研究与技术发展计划（2020ZYZX2005）; 桂林电子科技大学研究生教育创新计划（2021YCXS157）