压力调节的分子堆叠策略延长了有机薄膜（300纳米）光伏器件的激子扩散长度，使其效率超过19%

《Advanced Materials》：Pressure-Modulated Molecular Stacking Strategy Extends Exciton Diffusion Length for Thick-Film (300 nm) Organic Photovoltaics Exceeding 19% Efficiency

本研究提出压力调控分子堆叠策略（PMMS），通过调节压印压力优化有机半导体结晶及流体约束深度，促进D/A域垂直相分离，显著提升激子扩散长度（从26.5nm增至40.3nm），使厚膜OSCs效率达20.20%和19.27%，并实现16.94cm2大面器件17.01%效率，为大规模高效有机太阳能电池开发提供新方法。

　　

摘要

近年来，厚膜（>300纳米）有机太阳能电池（OSCs）因其适用于大规模工业生产而受到越来越多的关注。然而，有机半导体固有的短激子扩散长度（L_D）严重限制了激子在较大的供体/受体（D/A）区域内的扩散，从而影响了光伏性能，尤其是开路电压和填充因子。本文采用了一种压力调控分子堆叠（PMMS）策略，通过控制压印压力来增强结晶过程并调节流体限制深度（即压印PM6的晶格深度），从而优化D/A层的相互渗透并形成有利的垂直相分离结构。这一策略显著延长了激子扩散长度（从约26.5纳米增加到约40.3纳米），促进了有序的分子堆叠，从而提高了载流子的传输效率。最终，最佳器件分别实现了20.20%（100纳米厚度）和19.27%（300纳米厚度，认证值为18.88%）的功率转换效率（PCE）。此外，采用刀片涂层技术制备的大面积模块（16.94平方厘米）在D18/BTP-eC9:L8-BO三元体系下表现出17.01%的优异PCE。这项工作为通过构建有利的垂直相分离结构来延长激子扩散长度、实现大规模高效厚膜有机太阳能电池提供了宝贵的方法。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。