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  有機太陽能電池由于其具有低成本、柔性、無污染、制備工藝簡單、適合大面積生產(chǎn)等優(yōu)點逐漸引起科學(xué)工作者的注意，并被廣泛地研究。近年來，基于聚合物給體和小分子稠環(huán)電子受體組成的本體異質(zhì)結(jié)型聚合物太陽能電池取得了突飛猛進的發(fā)展，單節(jié)電池的器件效率（PCE）已經(jīng)超過18%。

  相比于鈣鈦礦太陽能電池，有機太陽能電池的PCE還有一定的差距，主要是由于鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓（V_OC）可以高達1.0 eV，而有機太陽能電池的基本維持在0.85 eV。眾所周知，提高給體的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和降低受體的最低未占分子軌道（LUMO）是VOC提高的一種有效方法。然而，受到目前高效的小分子稠環(huán)受體的限制，只有少數(shù)具有低HOMO能級的寬帶隙聚合物給體能與之進行很好的匹配，并取得較好的器件性能；此外，如果僅僅是通過降低給體的HOMO能級來增大與之相匹配的受體的LUMO能級差值，往往會導(dǎo)致給和受體之間能級差過小，激子分離的驅(qū)動力不足從而降低器件的短路電流（J_SC）。

圖1.（a） PBDS-T的化學(xué)結(jié)構(gòu)；（b） PBDS-TCl的化學(xué)結(jié)構(gòu)；（c）ITIC-Th2的化學(xué)結(jié)構(gòu)；（d）Y6的化學(xué)結(jié)構(gòu)；（e）純膜吸收；（f）材料能級分布圖。

  實際上，除了調(diào)控給體和受體的能級之外，減小器件中的能量損失（E_loss）同樣也能夠很好的提高V_OC。根據(jù)Shockley-Queisser(SQ)理論，太陽能電池E_loss的理論值為0.25-0.30 eV，然而，目前大多數(shù)高效的聚合物太陽能電池的E_loss主要為0.6-1.1 eV，這就導(dǎo)致聚合物太陽能電池的V_OC與鈣鈦礦太陽能電池相比低的多。因此，降低有機太陽能電池中的能量損失也是改善V_OC的另一種有效方法。

  針對以上問題，他們在以前工作的基礎(chǔ)上把Cl原子引入到聚合物給體PBDS-T中得到PBDS-TCl。通過實驗發(fā)現(xiàn)，Cl原子的引入可以很好的降低PBDS-TCl的能級和改善結(jié)晶性。以Y6為受體組合的PBDS-TCl:Y6的器件，E_loss可以降低到0.41 eV，V_OC可以提高到0.92 V。該工作對降低聚合物太陽能電池的E_loss和提高V_OC的研究提供了新策略。

圖2.（a） Y6為受體V_OC-PCE的總結(jié)圖；（b） Y6為受體E_loss-V_OC的總結(jié)圖；（c）PBDS-T:Y6 為器件EU的計算；（d）PBDS-TCl:Y6 為器件EU的計算；（e）PBDS-T:Y6為器件TPS-EQE的測試；（f）PBDS-T:Y6為器件TPS-EQE的測試。

  以上相關(guān)成果分別發(fā)表在Small (Small 2021, 2104451; DOI: 10.1002/smll.202104451) 和Advanced Functional Materials （Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1800606）上。論文的第一作者為江西理工大學(xué)黃斌副教授，通訊作者為南昌大學(xué)諶烈教授，共同通訊作者為韓國蔚山科學(xué)研究院Changduk Yang教授與東華大學(xué)馬在飛教授。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202104451

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