三元有机太阳能电池活性层形貌控制获新进展

近日，从中国科学院处获悉，该院研究所有机固体重点实验室研究员朱晓张课题组科研人员利用前期发展的噻吩并噻吩类光伏受体新材料NITI（Adv．Mater．2017，29，1704510），合理选择二元体系，构筑了具有“分级结构”的三元活性层形貌，实现了光电转化效率的大幅提升，阐释了形貌对光电过程和器件参数的决定性影响。

据悉，他们联合上海交通大学和瑞典林雪平大学相关课题组合作，提出“分级结构”的三元活性层新形貌NITI和BTR高度共混，形成有利于电荷分离的小相分离精细结构，PC71BM在BTR和NITI共混区外围形成大尺度的相分离结构和有利的face－on堆积。研究者证明了NITI受体在光电过程中发挥了重要作用，它一方面抑制BTR和PC71BM的接触，使得三元器件获得和二元器件 （BTRNITI） 相当的低损耗开路电压；PC71BM在活性层中形成了电子传输高速通路，将NITI分离的电子有效输运至电极，从而同时保证了高的外量子效率（EQEs）和填充因子（FF）。

该工作设计并实现了有机三元电池活性层新形貌，充分发挥了小分子和富勒烯电子受体在有机太阳能电池中的独特优势，同时实现了高开压、高电流和高填充因子，为有机三元电池活性层形貌调控提供了新思路。