黄辉&蔡芸皓**AM：弗洛里-哈金斯参数工程实现效率超20% 的铸态有机太阳能电池

天津大学黄辉、中国科学院大学蔡芸皓、魏亚男等人的研究指出，*效率铸膜有机太阳能电池（OSCs）的实现，是简化制备工艺、推进器件规模化制备与商业化应用的关键。但*性能铸膜器件的制备难度较*，核心难点在于需要在给体-受体的自聚集特性与互溶性之间达成精细平衡。该研究基于弗洛里-哈金斯相互作用参数（χ）调控策略，在溶液成膜过程中精准调控给体-受体体系的互溶性，以此构筑*性能铸膜有机太阳能电池。研究采用三氯甲烷-二硫化碳（CF:CS₂）混合溶剂体系，依托其可调的溶解度与溶剂挥发动力学特性动态调控χ参数，构建出兼具优异相分离结构与均衡纤维网络的理想本体异质结。该优化结构能够有效实现激子*效解离、加速电荷传输、抑制共混体系电荷复合，大幅优化器件电荷动力学性能、降低能量损失。

研究通过在三氯甲烷溶剂中引入不同含量的二硫化碳（CS₂），精准调控D18:L8-BO共混体系的互溶性，使铸膜器件形成结构匹配优异的相分离形貌与纤维网络。基于该χ参数介导的形貌优化策略，*终所制备的CF:CS₂体系D18:L8-BO铸膜器件实现了20.11%的峰值光电转换效率（认证效率19.69%），且器件光稳定性显著提升，刷新了现阶段铸膜有机太阳能电池的效率纪录。与此同时，该研究制备的300 nm厚膜器件与20.17 cm²大面积铸膜器件，分别实现18.89%与15.12%的优异光电转换效率。此外，研究建立了光电转换效率与弗洛里-哈金斯相互作用参数的定量关联模型，明确了溶剂互溶性与器件性能的内在联系，既可在相近组分体系中精准筛选**配比，也为铸膜有机太阳能电池的溶剂与组分合理化设计提供了可靠的量化指导方案。

文献信息

Over 20% Efficiency in As–Cast Organic Solar Cells Enabled by Flory–Huggins Parameter Engineering

Zhengqi Liu, Mingyan Zhan, Yanan Wei, Mingxu Zhou, Jiali Weng, Yongni Su, Xingjie Liu, Xubing Bai, Xiaotao Hao, Zheng Tang, Laju Bu, Guanghao Lu, Yinhua Zhou, Jianqi Zhang, Xin Zhang, Yunhao Cai, Hui Huang

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.75152

- 产品咨询及购买请联系我们 -