駱群團隊AEM:基於噴墨列印活性層的有機太陽能電池效率達13.09%

導語：研究人員開發出逐層噴墨列印活性層的方法，實現了平衡的奈米級相聚集和梯度垂直相分離形態，最終制備了效率高達13.09%的有機太陽能電池器件。蘇州奈米所駱群團隊AEM:基於噴墨列印活性層的有機太陽能電池，效率達到13.09%

文中所涉及眾多材料知研均有銷售，詳情請聯絡客服。

文獻直通車請點選左下方連結。如需文獻PDF，可直接聯絡知研客服獲取。

https://mp.weixin.qq.com/s/B1n5fjj8cmAoIesfN-3UWw

1.前言回顧

噴墨列印是一種工業成熟技術，用於書籍出版、標籤和包裝印刷等傳統領域，其具有可圖案化、低成本和節省墨水的優點。而關於有機電子學的應用，噴墨列印也可以製備出薄而均勻的有機薄膜，並且適用於沉積透明導電電極、介面緩衝層和有機光活性層。目前，已經成功製造了完全基於噴墨列印技術的有機太陽能電池（OSCs）。此外，噴墨列印可以在一些非常規基板上製備有機電子陣列和薄膜。

雖然噴墨打印製備的OSCs效能有了很大的提高，並且相關工作證明噴墨列印的OSCs與利用旋塗法制備的器件具有相當的效能，但具有列印活性層的OSCs的開發仍然落後於旋塗器件。此外，以往對噴墨列印的研究大多基於富勒烯受體體系，而對非富勒烯受體（NFAs）體系的研究相對較少，特別是對於NFAs薄膜的形貌操控。

圖1.噴墨列印與旋塗列印器件效能比較

2.文獻簡介

近日，中科院蘇州奈米所駱群副研究員團隊以噴墨列印活性層製備高效OSCs為目標，對共混膜的奈米相形貌進行了系統的研究和控制。研究人員透過最佳化襯底溫度和液滴間距，獲得了均勻的薄膜，並基於GIWAXS、AFM和ToF-SIMS結果，研究了噴墨列印薄膜的介觀和奈米相形態。研究結果顯示，提高印刷溫度能夠有效地抑制過量聚集，改善晶體結構，從而導致激子解離增強。

圖2.兩種方法的薄膜形態研究

然而，印刷溫度的升高將導致從表面到底部形成均勻的垂直相分離，這不利於電荷收集。為了達到平衡，他們進一步開發了高溫下逐層噴墨列印的策略，直接將聚合物給體列印在受體表面的頂部。透過這種最佳化方法，可以獲得具有梯度垂直相分離和可接受分子聚集的平衡奈米相形態特徵。利用所開發出的新方法，最終制備的基於PBDB-T-2F:BTP-BO-4Cl器件效率達到創記錄的13.09%。

圖3.逐層噴墨打印製備器件的光伏效能

3.文獻總結

綜上，該工作所開發的逐層噴墨列印活性層的方法，實現了平衡的奈米級相聚集和梯度垂直相分離形態，進一步提高了OSCs器件的效能。相關研究成果現已發表在國際頂級能源期刊《Advanced Energy Materials》上，題為“Balancing the Molecular Aggregation and Vertical Phase Separation in the Polymer: Nonfullerene Blend Films Enables 13.09% Efficiency of Organic Solar Cells with Inkjet-Printed Active Layer”。

本文關鍵詞：有機太陽能電池，逐層噴墨列印，共混膜形態，相聚集，相分離。

4.材料推薦

PBDB-T-2F：1832013-83-7