有机太阳电池(OSCs)作为一种极具发展前景的新型薄膜替代光伏,引起了研究人员的广泛关注。然而,目前常用的传统本体异质结(BHJ)活性层中均匀的给受体分布会导致薄膜形貌的复杂性,所以要想实现可控的梯度组组分分布比较困难。此外在空气环境中加工制备的薄膜OSCs,其较差的均质性与稳定性会严重阻碍商业化进程。因此,如何设计出一种高效稳定且具有理想垂直相分离的器件结构并能适用于大规模印刷制备是当前面临的一个重大挑战。顺序刮涂工艺通过对结晶度和垂直相分布的协同优化,能够精准调控活性层形貌,并构筑理想的梯度组分分布,最终协同提升OSCs的能量转化效率(PCE)和长期稳定性。
近日,陈义旺教授团队提出一种预沉积给体策略,在高效稳定的有机太阳电池的大面积印刷制备方面取得了创新性成果。该工作以《A pseudo planar heterojunction structure for eco-friendly printable organic solar cells achieving 19.05% efficiency》为题在国际材料领域的顶级期刊《Advanced Functional Materials》上发表。江西师范大学为论文第一完成单位,化学化工学院硕士生王佩为本文第一作者,博士生张家友为本文共同第一作者,江西师范大学陈义旺教授和张立福博士为通讯作者。
图1. 所用材料的化学结构式、器件与能级图与不同结构活性层的刮涂示意图
图2. 不同薄膜的形貌和结晶性表征
图3. 不同结构薄膜的垂直组分分布的分析
图4. 刮涂成膜动力学与薄膜电荷动力学的探究
图5. 薄膜器件的性能测试表征
图6. 厚膜和大面积器件性能测试与稳定性研究
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202402680
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