由于开发了具有优异结晶度和与供体聚合物有效相互混合的高效非富勒烯受体,有机太阳能电池(OSC)的功率转换效率(PCE)已达到适合商业应用的水平。尽管如此,这些OSC的运行稳定性差仍然是一个重大瓶颈,从而限制了其实际应用。为了解决这个问题,墨尼黑工业大学Peter Müller-Buschbaum研究了使用四种不同的受体(BTP4F、IT4CL、IT4F和PC71BM)与共轭聚合物供体(PBDBT-2F)共混制备的活性层,相应的OSC具有明显不同的π-π堆叠特性。
本文要点:
1)作者利用操作实验来检查OSC在AM 1.5G光照下操作时活性层形态的时间演变。作者发现,在设备运行后,所有类型设备的有源层都会发展出更精细的结构。此外,在π-π堆叠相对较差的OSC初始操作阶段,中等尺寸畴的形态受到更大的影响,这导致这些器件的性能衰减更严重。
2) 此外,PCE的下降主要归因于填充系数(FF)的下降,衰减曲线显示出与结构收缩相似的趋势。作者发现,与具有良好π-π堆叠的混合施主-受主系统相比,具有显著面上结晶度的混合施主/受主系统的活性层形态稳定性不是最佳的。
Xinyu Jiang et.al Operando study of the influence of small molecule acceptor on the morphology induced device degradation of organic solar cells with different π-π stacking EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE02527F
https://doi.org/10.1039/D3EE02527F