J-V-egenskaperna för OSC:er baserade på PBDB-T-2Cl:BTP-4F, PBDB-T-2Cl:PC61BM och PBDB-T-2Cl:BTP-4F:PC61BM; de kemiska strukturerna hos komponenter i det aktiva skiktet. Kredit:©Science China Press
En tjockfilm (300 nm) ternär OSC tillverkas genom att införa fenyl-C61-smörsyra-metylester (PC61BM) i en PBDB-T-2Cl:BTP-4F-värdblandning, eftersom dessa material uppvisar kompletterande absorption och väl matchade energinivåer. Genom att försiktigt optimera blandningsfilmens morfologi och förbättra laddningsbärarens rörlighet, över 14,3 % effektivitet uppnåddes för enheten baserad på PBDB-T-2Cl:BTP-4F:PC61BM.
Organiska solceller (OSC) har rönt stor uppmärksamhet på grund av deras fördelar med att tillverka stora yta och flexibla solpaneler genom lågkostnadsbeläggningsmetoder. Nyligen, single-junction OSC:er med över 16 % effektomvandlingseffektivitet (PCE) har rapporterats. Dock, fotovoltaisk prestanda hos dessa celler är mycket känslig för variationen i det aktiva lagrets tjocklek, som har erkänts som en stor utmaning för praktisk tillämpning av OSC.
OSCs fotovoltaiska prestanda bestäms av öppen kretsspänning (VOC), kortslutningsströmdensitet (JSC) och fyllningsfaktor (FF). För det nuvarande högeffektiva icke-fullerenbaserade systemet, effektiviteten hos OSC visar vanligtvis ett kraftigt fall i FF vid ökning av tjockleken på det aktiva lagret. Sådana FF-fall orsakas i allmänhet av dålig och obalanserad laddningstransport, vilket resulterar i förbättrad bimolekylär laddningsrekombination och bildning av rymdladdning i tjockare filmer.
Väldigt nyligen, Professor Jianhui Hous grupp vid Institute of Chemistry, Kinesiska vetenskapsakademin visade en tjockfilm (300 nm) ternär OSC med en effektomvandlingseffektivitet på 14,3 %. Denna utmärkta fotovoltaiska prestanda uppnås genom att införa fenyl-C61-smörsyra-metylester (PC61BM) i en PBDB-T-2Cl:BTP-4F värdblandning. De fann att tillägget av PC61BM är till hjälp för att förbättra hålet och elektronrörligheten, och därmed underlättar laddningstransporten i de tjocka aktiva skikten, leder till förbättrad effektivitet hos OSC:er. Deras resultat illustrerar att införandet av ett fullerenderivat som en tredje komponent är en enkel och effektiv strategi för att realisera effektiva tjockfilms-OSC.
