溶液可加工体异质结(BHJ)有机光伏电池因其在制造低成本、柔性和印刷太阳能电池板方面的巨大潜力而引起了人们的极大关注。
近日，中科院化学研究所侯剑辉研究员，北京科技大学Shaoqing Zhang为了调节具有完全非稠环结构的给体和受体材料之间的相容性，合成并研究了一系列具有不同极性取代基的电子受体(A4T-16、A4T-31和A4T-32)。
文章要点
这三种受体与非熔融聚合物给体(PTVT-BT)具有良好的平面性、较高的构象稳定性、互补的吸收和能级。其中，A4T-32具有最强的极性官能团和最高的表面能，有利于体相异质结(BHJ)共混物的形态调控。
由于采用了合适的形貌控制方法，PtVTBT：A4T-32基有机光伏电池的功率转换效率达到16.0%，填充因子超过0.796，具有优越的光活性材料价格优势，是基于非熔融共混膜的电池的最高价值。值得注意的是，在连续模拟1次日照下，该电池在近2000小时后仍保持其初始PCE的84%。此外，制作了基于PTVT-BT：A4T32的柔性电池，并提供了14.6%的良好的PCE。
这项工作从全熔融BHJ层体形态控制的角度为非熔融非晶态脂肪酸提供了一种有效的分子设计策略，这对其实际应用具有重要意义。
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参考文献
Lijiao Ma, et al, Design of a Fully Non-Fused Bulk Heterojunction toward Efficient and Low-Cost Organic Photovoltaics, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202214088
https://doi.org/10.1002/anie.202214088
聚(3，4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）是有机太阳能电池（OSCs）中广泛使用的空穴传输层(HTL)，但其酸性严重降低了器件的稳定性。迄今为止，很少有HTL被开发出来取代PEDOT:PSS，成为稳定和高性能的OSC。
近日，北京化工大学李韦伟，Qiaomei Chen发展了一种简单且绿色的方法来获得用于高效OSCs的溶液处理的钴镧(Co-La)基无机HTLs。
具有不同La含量(从0%到100%摩尔比)的Co-La基HTLs简单地由六水合硝酸钴(Co2+)和六水合硝酸镧(La3+)的异丙醇前体溶液、少量的过氧化氢(H2O2)和在80℃下的热处理来制备。La是一种丰富且环境友好的稀土金属，具有富电子的外壳结构，被广泛用于掺杂半导体材料以改善其光电性能。
研究发现H2O2和La在改善相关OSC器件的光伏性能方面具有协同作用。基于没有添加La(即，Co-La0%)的HTL的OSC器件显示出仅16.81%的最佳PCE，而性能随着La的添加而显著提高。冠军级别的PCE 18.82%是基于Co-La50%作为HTL的器件实现的，开路电压(Voc)为0.886 V，短路电流密度(Jsc)为26.64 mA·cm-2，填充因子(FF)为79.65%，远高于基于PEDOT:PSS的器件(18.03%)。值得注意的是，这款PCE在目前的二元混合OSC中名列前茅。
与基于PEDOT:PSS的器件相比，基于Co-La50%的器件在不同条件下表现出优异的长期稳定性，例如在充满N2的手套箱中储存、环境湿度和连续光照。此外，当Co-La50% HTL被用于其它常用的非富勒烯系统时，例如PM6:BTP-BO-4Cl和PM6:IT-4F，OSC器件也表现出比PEDOT:PSS基器件更高的PCEs。
相关OSC器件的简单低成本工艺、优异的光伏性能和长期稳定性显示了Co-La基高温超导材料在高性能OSC中的巨大应用潜力。
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参考文献
Guangcong Zhang, et al, Co-La-Based Hole-Transporting Layers for Binary Organic Solar Cells with 18.82% Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216304
https://doi.org/10.1002/anie.202216304