【摘 要】
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有机太阳能电池（OSCs）是一种非常有潜力、有前景的光伏电池技术之一,因其质量轻、易制备、成本低,且可制备成厚膜、柔性、半透明器件等优点而备受关注。三元OSCs是通过选择三种有机半导体给受体材料制备成器件,它不仅保留了二元OSCs简洁的制备工艺,还继承了叠层OSCs光谱吸收范围宽的特性。然而,三元OSCs依然面临着如下问题:一,器件效率未达国际应用标准;二,材料间相互作用机理不清;三,器件稳定性不
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有机太阳能电池（OSCs）是一种非常有潜力、有前景的光伏电池技术之一,因其质量轻、易制备、成本低,且可制备成厚膜、柔性、半透明器件等优点而备受关注。三元OSCs是通过选择三种有机半导体给受体材料制备成器件,它不仅保留了二元OSCs简洁的制备工艺,还继承了叠层OSCs光谱吸收范围宽的特性。然而,三元OSCs依然面临着如下问题:一,器件效率未达国际应用标准;二,材料间相互作用机理不清;三,器件稳定性不够。本论文从高效率二元OSCs出发,以材料甄选和形貌优化为研究手段,以协同优化光子俘获、激子解离、载流子传输和电荷收集为研究方向,以制备高效率三元OSCs为最终目标,通过制备多种体系的三元OSCs,探索了引达省并二噻吩类（IDT）非富勒烯受体材料作为第三组分提高器件性能的内在原因,澄清了三元OSCs的工作机理,揭示了材料特性-工作机理-光伏性能之间的内在联系,这为三元OSCs的未来发展提供了好的性能提升策略。主要研究内容和创新点如下:（1）采用高结晶IDT类非富勒烯受体ITIC-Th作为第三组分,与非富勒烯受体BTP-BO-4F,聚合物给体PM6,制备了一系列三元OSCs。ITIC-Th作为形貌调节剂,优化了器件薄膜的分子排列和相分离。此外,引入光谱吸收互补的第三组分ITIC-Th,拓宽了活性层的光谱吸收范围。且ITIC-Th与BTP-BO-4F易形成合金状态,可抑制器件的非辐射复合。与BTP-BO-4F基二元OSCs相比,优化的三元OSCs实现了从16.42%到17.66%的能量转换效率（PCE）提升,这主要得益于ITIC-Th作为第三组分协同优化了器件的光子俘获、激子解离、载流子传输和电荷收集,从而获得高性能三元OSCs。（2）采用高最低未占分子轨道（LUMO）IDT类非富勒烯受体IT-M作为第三组分,与非富勒烯受体BTP-eC9,聚合物给体PM6,制备了一系列三元OSCs。通过调节非富勒烯受体IT-M在活性层中的含量可以很好地提升三元OSCs的VOC和电荷传输,从而获得高性能三元OSCs。与PCE为16.85%的BTP-eC9基二元OSCs相比,优化的三元OSCs中实现了18.73%的PCE,并协同改进了填充因子（FF）、短路电流密度(JSC)。最终,BTP-eC9基二元OSCs采用三元策略实现了超过11%的PCE改进,这主要得益于器件中三种给受体材料具有互补的吸收光谱、良好的相容性和适当的能级。
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