AEM: 原位可去除固体添加剂优化有机太阳能电池活性层和阴极夹层

原位可去除（ISR）固体添加剂可利用冷升华过程优化有机太阳能电池（OSC）活性层的形态，因此具有独特的潜力。本文提出了一种可行的指导原则，以发现一种新的原位可去除固体添加剂 1-溴-4-氯苯（CBB），其去除时间（TR）介于已报道的原位可去除固体添加剂1,4-二氯苯（DCB）和1-氯-4-碘苯（CIB）之间。具有适度TR的CBB有利于提供最佳的活性层形态，并通过最高效的激子分裂、最快的激子转移和最均衡的载流子传输，使D18:L8-BO双元活性层的功率转换效率（PCE）达到最高的18.58%。由于D18:L8-BO具有独特的ISR能力，因此进一步提出了DCB、CBB和CIB来优化PDINN阴极中间层的聚集。特别是经过CBB和CIB处理的PDINN中间膜可提供基于D18:L8-BO的二元OSC，其PCE分别为19.38%和19.26%，填充因子分别为80.98%和81.37%。经CBB和CIB处理的PDINN夹层可抑制器件的非辐射复合，从而提高开路电压。这项研究不仅为ISR固体添加剂的发展提供了有效途径，而且拓展了ISR固体添加剂在OSC中的应用。

图文简介

a ) DCB、CBB和CIB的化学结构、分子量( mw . )、熔点( mp . )、沸点( bp . )和移除时间( TR )。b )惰性气氛下，DCB、CBB和CIB在5 ℃ min -1扫描速率下的TGA图；c )含或不含ISR固体添加剂的D18：L8-BO BHJ共混膜的吸收光谱。不同添加剂含量的d ) DCB、e ) CBB和f ) CIB处理的PDINN薄膜的吸收光谱。添加剂的含量是基于添加剂与PDINN的重量比。插图显示了放大的主峰和肩峰，以比较铸态PDINN薄膜和选定的添加剂处理的PDINN薄膜。

( a ) D18/CBB，( b ) L8-BO/CBB，( c ) PDINN/CBB复杂团簇的半经验xtb程序模拟的优化几何构型(左)，相互作用区域指示( IRI )实空间函数估计的相互作用类型(右)，以及相应的结合能( Eb )。图中红色框和黄色箭头表示CBB与半导体的相互作用区域。

a )不同ISR固体添加剂处理的PDINN中间层D18：L8 - BO基OSCs的J-V曲线，在100 mW cm-2的AM 1.5 G照明下。；b )不同ISR固体添加剂处理的PDINN中间层D18：L8 - BO基OSCs的EQE光谱和积分Jsc曲线；c )不同ISR固体添加剂处理的PDINN中间层器件的Jph和Veff图；d ) TPC，( e )电化学阻抗谱( EIS )，( f )不同ISR固体添加剂处理的PDINN中间层器件的Mott-Schottky曲线。

a )未处理和b ) CBB-和c ) CIB -处理的PDINN中间层的器件的高灵敏EQE ( s-EQE )和电致发光( EL )光谱和相应的拟合线。d )未处理和CBB-和CIB-处理的PDINN中间层的器件的电致发光EQE ( EQEEL )和e )傅里叶变换光电流谱EQE ( FTPS-EQE )光谱。f )相应的能量损失直方图。

论文信息

通讯作者： Lianjie Zhang, Lei Ying, Junwu Chen