广西大学阚志鹏CEJ：π-共轭促Y6衍生物助OSCs达20%PCE

主要内容

在有机太阳能电池领域，Y6衍生物凭借其宽吸收光谱和多样的聚集行为，已然成为最先进的受体材料，可实现较高的器件性能。然而，在体相异质结活性层中，Y6衍生物存在相对较短的共轭长度以及较差的分子堆积方式等问题，这会导致电荷传输受限，复合损失增加，进而限制了器件性能的进一步提升。

面对这一挑战，广西大学阚志鹏项目研究员带领其团队，提出了一种基于双层活性层的有效策略。该策略的核心在于引入两个由氧原子桥联的π共轭分子，以此实现对受体层的独立调控。这些分子如同精密搭建的“桥梁”，能够显著增强相邻受体中BTP（二噻吩并[3,2-b]吡咯苯并噻唑）单元之间的π-π相互作用，有力地促进分子聚集。与纯薄膜相比，添加这些添加剂后，受体薄膜内会形成紧凑的三维网络结构，薄膜的结晶度得到大幅提升，同时构建起更高效的电荷传输通道。当与给体材料PM6配对时，基于该策略构建的双层器件展现出诸多优异特性，如更高的电子迁移率、更平衡的空穴与电子迁移率，以及更低的非辐射复合速率。最终，由PM6/L8-BO组成的器件实现了20.02%的最佳效率。

此外，阚志鹏研究员团队并未止步于此。他们进一步引入具有大π共轭体系的π共轭连接分子——二苯并呋喃（DBF）和2-溴二苯并呋喃（2Br-DBF），成功实现了对Y6衍生物聚集行为的有效调控。具体而言，这些连接分子能够精准调节薄膜的结晶度，使eC9-2Cl的分子堆积更加紧密，诱导形成不同维度的块状聚集结构，从而构建起高效的电荷传输通道。值得一提的是，这些分子在多种Y6衍生物中均展现出良好的有效性，显著提升了双层有机太阳能电池（OSCs）的光伏性能。同样基于PM6/L8-BO的器件，也实现了20.02%的最佳光电转换效率（PCE）。

该团队的一系列研究成果，充分彰显了π共轭添加剂，尤其是具有大π共轭体系的π共轭连接分子，在调控Y6衍生物聚集行为中的关键作用。这一发现为开发高性能双层有机太阳能电池开辟了全新途径，提供了极具价值的见解和切实可行的实践方法。

文献信息

π-Conjugation-driven aggregation enhances charge transport in Y6 derivatives for bilayer organic solar cells with 20 % efficiency

Jingrong Zhang , Jiancheng Zhong ,Sein Chung ,Liang Bai , Zhenmin Zhao , Lixing Tan , Yuan Liu , Min Zhang , Sooji Lyu , Jeonggye Lee,Lijun Li , Kilwon Cho , Zhipeng Kan

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725081501