ACS Mater. Lett. | 星型分子DFTAB修饰PEDOT:PSS表面增强有机太阳能电池效率和光稳定性的研究

英文原题：Enhancing Efficiency and Photo-Stability of Organic Solar Cells via Vertical Phase Separation Morphology Induced by Surface Modification of PEDOT:PSS with Star-Shaped Benzene-Based DFTAB Additive

通讯作者：欧阳晓平（湘潭大学）、杨春明（中国科学院上海高等研究院）、胡汉林（霍夫曼先进材料研究院）、陈虎（大湾区大学）

作者：Xiaokang Sun（孙小康）, Jie Lv（吕杰）, Xiaoman Ding, Chuanlin Gao, Guangye Zhang, Jinfeng Zeng, Chao Zou, Wanli Liu, Shunan Zhao, Xiaoping Ouyang（欧阳晓平）*, Chunming Yang（杨春明）*, Hanlin Hu（胡汉林）*, Hu Chen（陈虎）*

有机太阳能电池（OSCs）因其溶液加工能力、半透明性和柔韧性，作为下一代光伏技术的有力候选者而备受关注。近年来，材料设计和合成方面取得了显著进展，同时形貌调控和界面工程也不断改进，旨在提高光电转换效率（PCE），力求突破19%。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）盐（PEDOT）因其良好的导电性、光学透明性和易涂覆性，传统上一直是常规OSC器件中最常用的空穴传输层（HTL）材料。尽管取得了这些进展，PEDOT的表面修饰策略相对较少受到关注。表面修饰提供了一种调整表面能和形貌的方法，从而精确调节OSC器件的能级匹配。

大湾区大学陈虎团队与霍夫曼先进材料研究院胡汉林团队合作，提出了一种创新的方法，通过将3,6-二氟-八(4-甲氧基苯基)苯-1,2,4,5-四胺（DFTAB）与聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT）结合，来改进有机太阳能电池的空穴传输层。利用DFTAB这种具有星形苯基结构的有机分子的1,4-二氟苯基环核心和富电子的四(4-甲氧基苯基)氨基基团的独特分子结构，诱导形成垂直相分离形貌，提升活性层的结晶度，从而促进高效电荷传输并减少能量无序。使用DFTAB修饰的PEDOT，有机太阳能电池在PM6二元器件中实现了18.58%的显著光电转换效率（PCE），进一步引入客体供体材料ITOA后，三元器件配置的PCE提高到19.15%。该工作在实现高PCE和填充因子（FF）值方面表现出色，超越了其他使用无机或有机材料的改性策略。此外，DFTAB还改善了紫外光吸收，减少了紫外光穿透进入活性层，增强了光稳定性。

总结/展望

这项研究突显了DFTAB改性PEDOT: PSS作为一种多功能且高效的改性策略，为提升有机太阳能电池的性能开辟了新的途径。通过优化活性层的形貌和增强电荷传输效率，DFTAB改性不仅显著提高了光电转换效率和填充因子，还改善了器件的光稳定性，使其在长时间使用和各种环境条件下表现出色，展示了其在光伏领域未来实际应用的潜力和前景。

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Enhancing Efficiency and Photo-Stability of Organic Solar Cells via Vertical Phase Separation Morphology Induced by Surface Modification of PEDOT:PSS with Star-Shaped Benzene-Based DFTAB Additive

Xiaokang Sun, Jie Lv, Xiaoman Ding, Chuanlin Gao, Guangye Zhang, Jinfeng Zeng, Chao Zou, Wanli Liu, Shunan Zhao, Xiaoping Ouyang*, Chunming Yang*, Hanlin Hu*, and Hu Chen*

ACS Materials Lett., 2024, 6, XXX, 3282–3290

Publication Date: June 26, 2024

https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.4c00844 

© 2024 American Chemical Society

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