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基于两种二维共轭聚合物给体的全聚合物太阳能电池效率与稳定性研究：实现78%的高填充因子

DOI：10.1021/acsami.9b15672 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 实现高填充因子（FF）是全聚合物太阳能电池（all-PSCs）面临的重大挑战，因为FF受多种复杂因素影响。本研究采用两种具有不同侧链的中带隙二维共轭共聚物J61和J71作为给体，与典型电子受体聚合物N2200构建高效全PSCs。最终，J61:N2200器件获得中等光伏性能，功率转换效率（PCE）为6.58%，FF为60.18%；而基于J71:N2200的全PSCs则展现出卓越的PCE（9.31%）和前所未有的FF（78.00%）。据我们所知，78%的FF值创造了二元全PSCs体系的纪录，证明全PSCs可实现与其他PSCs体系相当优异的FF。良好的混合形貌、分子取向、平衡的电荷传输及抑制的复合共同促成了J71:N2200器件的卓越光伏性能。此外，J71:N2200全PSCs还表现出较弱的光伏特性厚度依赖性及优异的长期器件稳定性（分别在氮气和空气中）。这些结果表明，具有三烷基甲硅烷基侧链的J71是开发未来实际应用高性能全PSCs的有前景聚合物给体候选材料。
作者： Xiaohui Liu，Xiaodong Li，Nan Zheng，Cheng Gu，Lei Wang，Junfeng Fang，Chuluo Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究基于两种二维共轭聚合物给体的全聚合物太阳能电池的效率和稳定性，以实现高填充因子。

研究成果

J71:N2200全聚合物太阳能电池实现了78%的创纪录填充因子（FF）和9.31%的光电转换效率（PCE），证明全聚合物太阳能电池能达到与其他体系相当优异的填充因子。良好的共混形貌、分子取向、平衡的电荷传输及抑制的复合效应共同促成了这一卓越性能。具有三烷基硅侧链的J71是未来实际应用中极具前景的聚合物给体材料。

研究不足

该研究聚焦于全聚合物太阳能电池二元体系，其性能对光活性层厚度较为敏感。聚合物给体的选择相对有限。

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