有机太阳能电池以轻薄、柔性的有机半导体作为光电转换关键材料,是一种极具前景的低成本、轻量化柔性光伏技术,在便携式电源、可穿戴智能装备等领域展现了广阔的应用前景。相比于传统的硅、砷化镓等无机光伏电池,有机光伏电池存在光生激子扩散长度短、光生载流子传输速率低等缺点,限制了光伏转换效率的提高。鉴于此,目前高性能的有机光伏电池都以p型和n型的电子供/受体异质结作为光活性层以提高光伏性能。理解和调控光活性层中各组分的分子取向、相区形态等形貌参数也成了实现高效光电转换的重点和难点。
近期,武汉理工大学的研究人员报道了一种利用p/n稀释异质结提高有机半导体薄膜分子有序性和光伏电池性能的方法。在上海同步辐射光源(SSRF)BL16B1和BL14B1光束线的支持下,研究人员通过掠入射广角X射线衍射(GIWAXS)和掠入射小角X射线散射(GISAXS)全面的揭示了p型和n型半导体之间相互稀释对光活性层薄膜分子取向、相分离程度、分子有序度的物理机制,并在系列有机光伏体系中验证了该方法的普适性,最终实现了经第三方认证超过19%的光伏转换效率。
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