一种多功能二维共轭BDT聚合物中间层使有机太阳能电池的效率提升超过20%

《Advanced Materials》：A Multifunctional 2D-Conjugated BDT Polymer Interlayer Enables Over 20% Organic Solar Cells

有机太阳能电池中两亲性聚合物PBDB-tvt作为异质结间层，通过长共轭侧链调控能级结构，优化光吸收和载流子传输，结合溶剂分步沉积工艺实现活性层均匀的bicontinuous结构，使最高光电转换效率达20.3%。

　　

摘要

双连续活性层的形态对有机太阳能电池（OSCs）中的电荷传输/复合过程起着至关重要的作用。然而，传统的体异质结（BHJ）混合方式通常会导致无法控制的垂直相分布，从而阻碍光电转换效率（PCE）的进一步提高。在这里，我们设计了一种二维共轭聚合物供体PBDB-tvt，在苯并二噻吩（BDT）单元上引入了一条长共轭侧链——氯化烷基硫代噻吩-乙烯基噻吩（tvt）。这种扩展的结构提升了能级，增强了光吸收能力，并改善了电荷传输。有趣的是，PBDB-tvt在常见的加工溶剂中具有选择性溶解性，使其适合进行顺序沉积。通过将其作为电极修饰层和体异质结之间的中间层，我们构建了一种混合器件（功能修饰层/BHJ）结构。这种定制的结构不仅改善了相分布，还提高了短波长区域的光利用率，从而同时提升了光伏参数，包括开路电压、短路电流密度和填充因子。最终，最佳器件的光电转换效率达到了20.3%。这一成果凸显了多功能中间层在增强光吸收和控制活性层形态方面的关键作用，为进一步提升OSCs的光伏性能提供了一种可行的方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。