西交EES: 受体和添加剂的自旋脱甲基诱导有机太阳能电池表面结晶度增强

10 05月 2023

2023-05-10 10:02

尽管1，8-二碘辛烷(DIO)和1-氯萘(CN)等非挥发性添加剂有利于提高有机太阳能电池(OSCs)的功率转换效率(PCE)，但这些添加剂对相演变的影响目前仍不明确。近日，西安交通大学鲁广昊、Zhu Yuanwei、Yu Jinde研究了受体和添加剂的自旋脱甲基诱导有机太阳能电池表面结晶度增强。

作者通过位置分辨光谱和时间分辨光谱的结合，即膜深度相关光吸收光谱(FLAS)和时间相关光反射/散射/荧光光谱，研究了具有DIO/CN添加剂的PBDB-T:ITIC体系(包括ITIC的衍生物)和PM6:Y6的相演化。研究发现，在溶剂蒸发过程中，由于氯苯/氯仿(CB/CF)和DIO/CN之间的挥发性差异，形成了无溶剂液膜表面(富含添加剂)。因此，作者计算了Flory-Huggins相互作用参数，对于DIO:ITIC二元表面，如果不存在供体，则与膜内的晶体相比，旋节分层产生高度有序的晶体，而对于CN:Y6表面，双峰分层作为液膜体发生。

紫外光电子能谱(UPS)和低能反向光电发射谱(LEIPS)结果表明，含有0.5%DIO的PBDB-T:ITIC表面具有高度有序的晶体ITIC，能级(HOMO和LUMO)上升了0.42eV，导致电荷传输性能较差。在热退火(TA)之后，由于奥斯瓦尔德熟化，表面中的部分ITIC转变为边缘取向，导致ITIC的能级下降0.81eV，这与PBDB-T的能级相匹配。相反，在0.5%CN的辅助下，PM6:Y6共混膜的表面吸收光谱在TA处理后是不变的，这有助于减少PCE的变化。具有不同TA条件的添加剂器件的性能与薄膜表面的光学吸收有关，证明表面相偏析显著决定了光伏性能。