西工大刘剑刚教授团队 Small综述：一箭双雕—三元有机太阳能电池中第三组分的双重作用

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太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的清洁能源技术，对缓解当前的能源危机和环境污染问题具有重要意义。作为最具发展前景的光伏技术之一，有机太阳能电池（OSCs）因其柔性、质量轻和大面积加工等特点而备受关注。近年来，随着有机半导体材料的发展和器件结构的优化，有机太阳能电池取得了令人瞩目的进展，其能量转换效率（PCE）现已超过19%。

有机太阳能电池的光电转换过程通常包括光子吸收，激子产生与扩散，电荷转移态分离，载流子传输与收集。因此，拓宽有机太阳能电池活性层的吸收范围并构筑利于光电转换过程的活性层多层次结构是提升其PCE的重要前提。向活性层中引入与给受体材料吸收互补的第三组分构建三元体系，是拓宽光谱吸收的有效策略。然而，第三组分的引入使分子间的相互作用趋于复杂，导致活性层多层次结构可控性差，限制了性能的提高。针对上述问题，研究人员开发了具有双功能性的第三组分，可在拓宽活性层光谱吸收范围的基础上，进一步优化其多层次结构。

图1. 三元有机太阳能电池第三组分的双功能作用。

西北工业大学刘剑刚教授团队在其综述文章对中第三组分的双功能进行了详细的总结与分析。该综述首先讨论了第三组分对拓宽三元有机太阳能电池吸收范围的影响。其次，分类介绍了第三组分调节活性层形貌的物理机制，包括活性层的结晶性、分子堆积与取向，相区尺寸和纯度等。在上述基础上，进一步分析了第三组分对器件光物理过程的影响，并阐明了活性层多层次结构与器件光物理过程之间的构效关系。最后，总结了当前的研究进展，并讨论了未来的研究方向。该工作以“Dual Function of the Third Component in Ternary Organic Solar Cells: Broaden the Spectrum and Optimize the Morphology”为题在线发表于国际期刊Small 2024, 20, 2308863。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/smll.202308863

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