【摘 要】
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本论文首先设计合成了一种新型的无定形受体固体添加剂来调控活性层形貌以实现高效稳定的非富勒烯有机太阳能电池。近年来,有机太阳能电池的光电转换效率不断取得突破,已经满足一些柔性、可穿戴设备的功率要求,但是长期稳定性不足制约了其进一步的商业化应用。其中,高沸点溶剂添加剂在活性层中缓慢挥发导致的形貌不稳定是阻碍有机太阳能电池同时实现高效与稳定的主要原因之一。针对该问题,本文设计开发了一种新型无定形的小分子
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本论文首先设计合成了一种新型的无定形受体固体添加剂来调控活性层形貌以实现高效稳定的非富勒烯有机太阳能电池。近年来,有机太阳能电池的光电转换效率不断取得突破,已经满足一些柔性、可穿戴设备的功率要求,但是长期稳定性不足制约了其进一步的商业化应用。其中,高沸点溶剂添加剂在活性层中缓慢挥发导致的形貌不稳定是阻碍有机太阳能电池同时实现高效与稳定的主要原因之一。针对该问题,本文设计开发了一种新型无定形的小分子SJ-IC-M作为固体添加剂引入非富勒烯体系PM6:Y6中。通过提高受体Y6分子的结晶性与减少聚合物给体PM6的过度聚集来改善活性层的相分离形貌,获得了16.2%的PCE（无添加剂:15%,1-氯萘（CN）添加剂:15.6%）,并且在氮气气氛下放置一个月后,其仍能保持原始能量转换效率（PCE）的90%。非富勒烯有机太阳能电池（NF OSCs）作为一种新兴的光伏发电技术已经取得了长足的发展与进步。它们代表了目前有机太阳能电池的最高水平,但在使用含胺基的聚电解质作为阴极界面层材料（CIM）时却表现不佳。例如使用含胺基的聚乙烯亚胺（PEI）作为CIM时,NF OSCs通常会获得S形状的J-V特性曲线,这表明器件中的电荷转移与收集严重受阻。为了应对这一挑战,本文提出了一种新的策略来钝化非富勒烯受体（NFA）和PEI之间的界面化学反应:通过氢键相互作用使PEI层与上层的苯酚（Ph）分子形成自组装层,从而抑制不利的界面相互作用,大大降低因反应导致的电荷复合损失,并改善电荷的传输和收集。最终,以PEI为CIM的NF OSC（活性层:PTB7-Th:IEICO-4F）在Ph处理后实现了从2.57%到11.94%的PCE的飞跃。并且,未封装的经Ph处理的NF OSC实现了更强的光照稳定性,在空气环境条件下连续光照24小时后仍能保持其初始效率的87.7%。
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