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理解溶剂添加剂在聚合物薄膜中的作用：将双层结构转变为类体异质结光伏器件

DOI：10.1088/1361-6463/ab8dea 期刊：Journal of Physics D: Applied Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 我们在此报道了添加剂溶剂1,8-二碘辛烷（DIO）对双层有机光伏（OPV）器件性能的影响，该器件的活性层由电子给体材料聚[2,7-(9,9-双(2-乙基己基)-二苯并硅杂环戊二烯)-交替-4,7-双(噻吩-2-基)苯并-2,1,3-噻二唑]（PSiF-DBT）和电子受体材料C60组成。研究发现，当给体层经1% DIO处理后，器件功率转换效率（PCE）较未处理给体层的器件提升138.4%，较经过热退火处理的给体层器件提升21.3%。导致PCE提升的主要因素是给体与受体材料间更大的界面面积以及低电压下改善的导电性。聚合物表面粗糙度的增加形成了更有效的PSiF-DBT/C60激子解离界面。该效应与导电性的提升共同使短路电流密度（JSC）达到13.89 mA/cm2，PCE达到4.84%。我们的结论通过形貌分析、先进显微技术进行的化学截面评估、电荷迁移率测量以及对考虑给体/受体界面面积变化的器件理论模拟得到支持。结果表明，溶剂添加剂可作为替代热退火的工艺方案，后者会给实验室到量产的规模化生产带来额外困难。
作者： Leandro Benatto，J. A. Govatski，C. A. M. Moraes，C. P. Gouvêa，H. C. Avila，C. F. N. Marchiori，e C. K. B. Q. M. Oliveira，M. Cremona，M. Koehler，L. S. Roman
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究添加剂溶剂1,8-二碘辛烷（DIO）对双层有机光伏器件性能的影响，该器件以PSiF-DBT为电子给体材料，C60为电子受体材料。

研究成果

使用DIO作为溶剂添加剂能显著提升双层有机光伏器件的性能，其通过增大给体与受体材料间的界面面积并增强导电性来实现。该处理方式为热退火提供了一种可行替代方案，在制造可扩展性方面具有潜在优势。

研究不足

本研究仅限于特定的材料（PSiF-DBT和C60）以及所使用的溶剂添加剂（DIO）。对于溶剂添加剂处理在大规模制造中的可扩展性，尚未进行广泛探索。

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