Halogen‐Engineered Thiophene Additives Enable High‐Performance Layer‐by‐Layer Organic Solar Cells With 20.12% Efficiency

材料科学 噻吩 能量转换效率 纳米技术 成核 热的 有机太阳能电池 热分解 相(物质) 化学工程 工艺工程 聚合物太阳能电池 能量转换 接受者 光电子学 光伏系统 功率密度 电效率 太阳能 热稳定性 太阳能电池
作者
Chentong Liao,Wenwen Jin,Weilin Zhou,Min Deng,Xiaopeng Xu,Liming Dai,Qiang Peng
出处
期刊:Carbon energy [Wiley]
卷期号:7 (11) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/cey2.70068
摘要

ABSTRACT Organic solar cells (OSCs) have emerged as promising candidates for next‐generation photovoltaics, yet traditional bulk heterojunction (BHJ) devices face inherent limitations in morphology control and phase separation. Layer‐by‐layer (LbL) processing with a p–i–n configuration offers an innovative solution by enabling precise control over donor–acceptor distribution and interfacial characteristics. Here, we systematically investigate nine halogen‐functionalized additives across three categories—methyl halides, thiophene halides, and benzene halides—for optimizing LbL device performance. These additives, distinguished by their diverse thermal properties and solid–liquid transformation capabilities below 100°C, are functionalized as both nucleation centers and morphology‐modulating plasticizers during thermal treatment. Among them, 2‐bromo‐5‐iodothiophene (BIT) demonstrates superior performance through synergistic effects of its bromine–iodine combination and thiophene core in mediating donor–acceptor interactions. LbL devices processed with BIT achieve exceptional metrics in the PM6/L8‐BO system, including a open‐circuit voltage of 0.916 V, a short‐circuit current density of 27.12 mA cm −2 , and an fill factor of 80.97%, resulting in an impressive power conversion efficiency of 20.12%. This study establishes a molecular design strategy for halogen‐functionalized additives that simultaneously optimizes both donor and acceptor layers while maintaining processing simplicity for potential industrial applications.
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