Boosting Binary Organic Solar Cells Over 20% Efficiency via Synchronous Modulation of Charge Transport and Phase Morphology

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作者
Bin Zhao,Lei Zhu,Shaobing Xiong,Jinyang Yu,Xuelin Wang,Jingjing Zhao,Lixing Tan,Jingrong Zhang,Jiancheng Zhong,Lixuan Kan,Xiaoyun Wan,Kai Jiang,Hongxiang Li,Zaifei Ma,Yahui Liu,Haiming Zhu,Zhipeng Kan,Feng Liu,Zhenrong Sun,Junhao Chu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (48) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/aenm.202504947
摘要

Abstract Reducing insufficient charge transport of bulk heterojunction (BHJ) photoactive layer is a key challenge for realizing efficient organic solar cells (OSCs). To address this issue, a synergistic modulation strategy is developed via introducing a highly crystalline p‐type organic semiconductor C8‐BTBT as a solid additive into a binary system consisting of a polymer donor PM6 and a nonfullerene acceptor L8‐BO, to simultaneously improve charge dynamics and phase morphologies. Resulting binary OSCs yield a remarkable efficiency of 20.1% with an impressive fill factor (FF) of 81.9%. The achieved FF is the highest reported so far for the PM6:L8‐BO community. The competitive advantages of the modified photoactive layer are attributed to matched electronic structures that facilitate exciton dissociation at donor: acceptor heterointerface, reduced charge trap densities, more balanced charge mobilities, and suppressed charge recombinations, evidently demonstrated by a series of transient characterization technologies and quantitative theoretical analyses. Moreover, the optimized micromorphology features uniform fibrillar structures with improved dispersity, significantly promoting electrical properties. This work sheds light on a promising strategy for addressing the BHJ charge transport challenge and further enhancing the performance of OSCs.
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