导语：研究人员利用PBDB-TF:BTP-eC9作为本体异质结（BHJ），并将共混物夹在由PTO3和NDI-i8组成的平面异质结（PHJ）之间，最终构成了异质结有机太阳能电池，最高光电转换效率（PCE）达到18.5%。

https://doi.org/10.1002/adma.202103091

1.前言

有机太阳能电池（OSCs）作为最有前景的清洁型能源技术之一，具有重量轻、机械柔性好、无毒等独特优势。在过去三十年中，随着材料、器件工程和机理研究的发展，OSCs领域取得了巨大突破。尽管单结最佳OSCs的光电转换效率（PCE）超过18%，但仍需进一步改进，以增强其相对于其它光伏技术的竞争力。

事实上，OSCs中的光吸收产生库仑强束缚激子，不能自发地分离成自由电荷，而具有不同前线轨道能量的给体-受体异质结是解离激子最有效的方法。因此，建立一种理想的异质结结构，使OSCs具有最有效的电荷产生、传输和复合抑制是非常重要的，同时也是一项非常艰巨的挑战。

2.简介

基于上述的因素，近日，中科院化学研究所侯剑辉研究员、姚惠峰副研究员，中科院宁波材料所葛子义研究员等人课题组展开合作，构建了一种理想杂化的OSCs异质结。其中，本体异质结（BHJ）由PBDB-TF:BTP-eC9组成，并且二者共混物夹在由PTO3（p型聚合物）和NDI-i8（n型萘酰亚胺小分子）组成的平面异质结（PHJ）之间，PTO3和NDI-i8的插入可以形成级联能量排列。研究发现，聚合物PTO3具有很强的溶液预聚效应，并且只能溶解在热的邻二氯苯（o-DCB）中，因此可以使用氯仿（CF）在表面浇铸PBDB-TF:BTP-eC9溶液。接着通过在光活性层上蒸发NDI-i8层，最终获得了具有良好垂直成分分布的混合异质结。

此外，得益于上述的一系列优点，具有PHJ/BHJ混合结构的OSCs器件显示出增强的电荷传输和提取，同时电荷复合受到很大程度的抑制。因此，该器件的能量损失降低了23 meV，从而使得开路电压从0.843 V提高到0.866 V，最佳PCE为18.5%，认证值为18.2%，属于目前OSCs效率的最高值之一。

3.总结

综上，该工作的结果表明，设计混合异质结结构可以有效优化光伏参数，进一步改善OSCs的PCE。相关研究成果现已发表在国际顶级材料期刊《Advanced Materials》上，题为“18.5% Efficiency Organic Solar Cells with a Hybrid Planar/Bulk Heterojunction”。

本文关键词：有机太阳能电池，体异质结，平面异质结，混合异质结，PBDB-TF，BTP-eC9，PTO3，NDI-i8。

4.材料