同步调控电荷传输与相形态实现二元有机太阳能电池效率突破20%

《Advanced Energy Materials》：Boosting Binary Organic Solar Cells Over 20% Efficiency via Synchronous Modulation of Charge Transport and Phase Morphology

本研究针对体异质结光活性层电荷传输不足的关键问题，提出引入高结晶p型有机半导体C8-BTBT作为固体添加剂的协同调控策略。通过同步优化PM6:L8-BO体系的电荷动力学和相形态，实现了效率达20.1%、填充因子高达81.9%的二元有机太阳能电池，为破解BHJ电荷传输瓶颈提供了新思路。

　　

为攻克体异质结（BHJ）光活性层电荷传输能力不足的行业难题，研究人员开发出创新性的协同调控策略——将具有高结晶度的p型有机半导体C8-BTBT作为固体添加剂引入由聚合物给体PM6和非富勒烯受体L8-BO组成的二元体系。这种巧妙的分子设计同步优化了电荷动力学特性和相分离形貌，使制备的二元有机太阳能电池（OSCs）获得了20.1%的卓越光电转换效率，其填充因子（FF）更是达到令人瞩目的81.9%，创下PM6:L8-BO体系迄今报道的最高纪录。

通过瞬态表征技术和定量理论分析证实，改性后的光活性层具备匹配的电子结构，显著促进给体-受体异质界面处的激子解离，同时有效降低电荷陷阱密度、平衡电荷迁移率并抑制电荷复合过程。优化后的微形貌呈现出分布均匀的纤维状结构，显著提升了电荷传输性能。这项研究为突破BHJ电荷传输瓶颈提供了新范式，对推动有机光伏技术发展具有重要指导意义。