原位构建互穿网络p-i-n结构实现19%PCE的有机太阳能电池！

• GPT-LBL策略通过受体的聚合调整来增强p-i-n结构
• 实现了PCE为19.41%(认证为19.0%)的高效GPT-LBL器件
• GPT-LBL策略增强了OSCs的运行稳定性

主要内容

由于供体-受体结构域的混合，具有体异质结(BHJ)的OSCs容易产生电荷复合。逐层沉积(LBL)有助于控制垂直分布，从而形成p-i-n结并改善电荷传输。香港理工大学李刚教授、美国加州大学杨阳教授等人添加了客体聚合物PY-IT来增强垂直分离，从而产生更明显的p-i-n结，得到了具有更高迁移率和平衡电荷传输的OSC。

研究表明，逐层(LBL)方法可以获得较好的垂直微观结构。然而，仍然缺乏对垂直组成和分子组织的精确控制。在这篇文章中，研究团队展示了一种客体聚合物定制LBL (GPT-LBL)策略，通过原位监测非富勒烯受体的预聚集行为来构建p-i-n微观结构。这种内置互穿网络的优越结构减轻了陷阱密度状态和能量损失，改善空穴转移动力学，平衡电荷传输，同时最大化开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)。从而实现了功率转换效率(PCE)为19.41%(认证为19.0%)的高效GPT-LBL有机太阳能电池(OSC)。

用于GPT-LBL OSCs的大面积(1.03 cm²)器件在露天叶片涂层中获得了17.52%的PCE，这是绿色溶剂加工OSCs的最佳值之一。p-i-n结构对器件工程和光物理的理解产生影响，为实现高效稳定和可扩展的OSCs提供了一种有效的方法。

其中使用巨力光电代理的Paios太阳能电池&OLED瞬态特性测试系统进行了线性增压载流子抽取photo-CELIV测量。PY-IT聚合物的迁移率是参考聚合物的两倍，最佳器件的认证效率为19%，创下了LBL有机太阳能电池的记录，运行稳定性也得到了提高。在MPP环境条件下放置700小时后，经过PY-IT处理的器件仍保持了96%的初始性能，而参考设备降至57%。

文献信息

Achieving 19.4% organic solar cell via an in situ formation of p-i-n structure with built-in interpenetrating network

Ying Zhang,Wanyuan Deng,Christopher E. Petoukhoff,Xinxin Xia,Yongwen Lang,Hao Xia,Hua Tang,Hrisheekesh Thachoth Chandran,Sudhi Mahadevan,Kuan Liu,Patrick W.K. Fong,Yongmin Luo,Jiaying Wu,Sai-Wing Tsang,Frédéric Laquai,Hongbin Wu,Xinhui Lu,Yang Yang*,Gang Li*