实验室应磊研究员团队：通过客体聚合物辅助形态纤维化实现19.6%的有机光伏效率

实现高性能的有机光致发光材料（OPV）取决于优化活性层内的相分离和界面，这对于有效的电荷产生和传输至关重要。虽然纤维状相分离网络已被广泛认为是各种共混体系的理想形态，但实现这种结构的可靠方法仍然难以捉摸，因为难以精确控制溶液中的分子预聚集并确保它们在薄膜干燥期间转移到凝聚态。因此，开发可靠的策略以在OPV薄膜中实现纤维状形态对于释放其更高效率潜力至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊研究员课题组引入了一种形态控制策略，该策略使基于D18：PTzBI-dF：L8-BO器件实现了19.6%的显著功率转换效率，对于1cm2器件实现了18.35%的认证功率转换效率，这是迄今为止1cm2器件最高的认证PCE之一。此外，这种客体聚合物辅助的纤维化在各种共混体系中显示出多功能性，为增强OPV性能提供了一种有前途的方法。

图1 文献中已报道的效率超过19%的OPV及该工作的机理图

作者在D18：L8-BO共混物中使用酰亚胺官能化的苯并三唑聚合物PTzBI-dF来增强原纤形态。PTzBI-dF表现出与D18的优先相容性，显着促进了原纤维形态的形成。聚合物的这种共组装可缩短 π-π 堆叠距离，提高结晶度并改善L8-BO堆积。从晶体填充到纤维相分离的全面优化有助于高效的电荷载流子生成和传输。由此产生的OPV器件实现了19.6%的出色PCE，这主要是由于显着增强的JSC和FF。此外，PTzBI-dF显示出作为客体聚合物的有效性，可促进形态原纤化并增强其他共混系统的性能。因此，这种方法对于优化OPV和其他有机电子设备的形态和光伏特性具有相当大的前景。

图2 基于D18:PTzBI-dF:L8-BO（0.5：0.5：1）1 cm2OPV器件的认证报告

相关研究成果以“Achieving 19.6% efficiency in organic photovoltaicsthrough guest-polymer assisted morphological fibrillization”为题发表在Energy & EnvironmentalScience上，其中通讯作者为应磊研究员、钟文楷副教授，第一作者为李振业。该研究工作得到了湖南省自然科学基金、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、“中央高校基本科研业务费专项资金等科研项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D4EE03461A