导读 中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛自义教授课题组提出了优化客体组件以最小化非辐射电压损失从而实现高效三元有机太阳能电池的关键策略...
中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛自义教授课题组提出了优化客体组件以最小化非辐射电压损失从而实现高效三元有机太阳能电池的关键策略(OSC)。
OSC由于其重量轻、机械柔韧性好和透明性而在有机电子器件领域引起了广泛关注。三元策略，即在主机二元系统中引入客体组件，被认为是实现具有出色功率转换效率(PCE)的OSC的最有效、最简便的方法之一。
已经为二进制主机系统开发了各种高效的客户组件，但仍然没有有效的方法来预测客户组件在提高设备效率方面的有效性。
利用密度泛函理论计算，研究人员设计并合成了三种具有不同静电势(ESP)分布的不对称非富勒烯受体(ANF)，即ANF-1、ANF-2和ANF-3。
这三个ANF被用作著名的D18:N3宿主系统中的客体受体。然后仔细研究了客体组分的引入对光伏性能的影响。
实验结果表明，客体受体和主体系统之间较大的ESP差异导致强烈的分子间相互作用和两个分子的高度混溶性，从而提高了共混膜的发光效率和电致发光量子产率(EQEEL)器件，从而减少三元OSC的电压损失。
与ANF-1和ANF-2基三元薄膜相比，ANF-3基三元薄膜在客体受体和主体受体之间表现出更大的ESP差异，从而表现出更高和更平衡的迁移率，以及更小的相分离尺寸。有助于更有效的电荷传输。
结果，D18:N3:ANF-3三元OSC实现了18.93%的最高PCE和0.236eV的低电压损耗。
这项工作为设计高效客体受体以进一步提高三元OSC中的开路电压提供了重要指导：增加客体受体和主受体之间的ESP差异。
此外，该规则已在其他报道的高效三元OSC中得到验证，证明了其良好的通用性。
这项研究可能有助于PCE在20%以上的单结OSC的设计和开发。