高介电常数ITIC-OE受体非富勒烯有机太阳能电池的数值模拟

摘要： 有机半导体较低的介电常数一直是限制有机光伏性能的关键因素。采用高介电常数受体的非富勒烯受体体异质结（NFA-BHJ）有机太阳能电池正受到广泛关注。目前尚未有针对高介电常数受体NFA-BHJ有机太阳能电池的模拟研究来分析不同材料参数对器件性能的影响。本研究对传统结构的NFA-BHJ器件进行了全面建模：以聚[(2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩)-共-(1,3-二(5-噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c]二噻吩-4,8-二酮)](PBDB-T)为聚合物给体，以含寡聚乙撑侧链的非富勒烯受体(3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚甲基)-茚酮)-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2,3-d]-s-茚并[1,2-b:5,6-b]二噻吩))(ITIC-OE)为受体。我们详细分析了工艺参数对电池性能的影响，并优化器件特性以提高效率。通过SCAPS 1D程序进行数值模拟，并通过与文献测量数据对比验证了模拟结果的有效性。器件参数优化后获得显著提升的性能指标：开路电压0.9562 V，短路电流密度mA/cm2，填充因子69.75%，光电转换效率11%。该结果为未来开发高介电常数受体的NFA-BHJ有机太阳能电池提供了积极依据。