在PTB7-Th:PC71BM体系中，利用基于苯并噻二唑-噻吩[3,2-c]异色满的小分子给体同时提升三元有机太阳能电池的效率与稳定性

《Molecules》：Simultaneously Enhancing Efficiency and Stability of Ternary Organic Solar Cells via a Benzothiadiazole-Thieno[3,2-c]isochromene-Based Small-Molecule Donor in the PTB7-Th:PC71BM System

　　

摘要

三元策略已被证明是提升有机太阳能电池光伏性能的有效方法，但同时提高其效率与稳定性仍是一项艰巨挑战。在本研究中，我们引入了一种含有噻吩[3,2-c]异色烯结构单元的小分子给体（TiC12），作为第三组分，与低成本的PTB7-Th:PC₇₁BM宿主材料结合，制备出三元富勒烯基有机太阳能电池。我们系统研究了TiC12对活性层结构、器件效率及长期稳定性的影响。研究结果表明，引入TiC12能够精确调控混合薄膜的结构，从而显著提升光伏性能。最终，优化后的三元器件实现了10.42%的功率转换效率，这一数值远高于对应的二元PTB7-Th:PC₇₁BM器件（9.16%）。更重要的是，该三元体系还具备出色的工作稳定性，在充满氮气的手套箱中储存2304小时后，仍能保持初始效率的82.7%。这项研究表明，凭借其独特的噻吩[3,2-c]异色烯结构，TiC12有望成为在三元富勒烯基有机太阳能电池中实现高效率与优异稳定性的理想第三组分。