Monolayer MnPS 3 Nanosheet Integration for Extended Exciton Diffusion and Charge Transport in High‐Performance Thickness‐Insensitive Organic Photovoltaics

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作者
Zhenye Li,Rujin Zhou,Z. Su,Min Mao,Zhijun Li,Deqian Zeng,Chunguang Zhu,Hanjian Lai
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (47): e13125-e13125 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adma.202513125
摘要

Industrial-scale roll-to-roll processing of organic photovoltaics (OPVs) requires photoactive layers ≥300 nm for manufacturability and mechanical robustness, yet state-of-the-art high-efficiency systems remain confined to 80-120 nm due to intrinsic exciton diffusion and charge transport limitations. To resolve this fundamental thickness-efficiency trade-off, monolayer MnPS3 nanosheet (1-2 nm) via liquid-phase exfoliation are engineered to extend exciton diffusion lengths and out-of-plane charge mobility, as validated through multimodal characterization. The optimized PM6:Y6:MnPS3 system achieves record efficiencies of 19.53% (100 nm) and 18.41% (300 nm), demonstrating unprecedented 94.3% thickness tolerance and setting the highest reported retention for thick-film (>300 nm) OPVs. Universal applicability is evidenced through 20.45%/19.70% (D18-Cl:L8-BO system) and 20.41%/19.62% (D18:L8-BO system) efficiencies at 100/300 nm, outperforming state-of-the-art thick-film devices. This monolayer MnPS3 nanosheet integration paradigm establishes a general design rule for thickness-insensitive organic semiconductors, overcoming the critical photon harvesting-charge extraction dichotomy in industrial-scale OPV manufacturing.
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