【摘 要】
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我们用宽带隙聚合物FTAZ(苯并二噻吩-二氟苯并氮三唑共聚物)作为给体,窄带隙稠环电子受体FOIC(六噻吩稠环-氟代腈基茚酮类化合物)作为受体,中带隙稠环电子受体IDT-IC(引达醒-
【机 构】
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北京大学工学院材料科学与工程系,教育部高分子化学与物理重点实验室,北京100871美国佐治亚理工大学化学与生物化学学院,有机光电中心,亚特兰大,佐治亚州30332-0400,美国;西安交通大学金属材料
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我们用宽带隙聚合物FTAZ(苯并二噻吩-二氟苯并氮三唑共聚物)作为给体,窄带隙稠环电子受体FOIC(六噻吩稠环-氟代腈基茚酮类化合物)作为受体,中带隙稠环电子受体IDT-IC(引达醒-腈基茚酮类化合物)和IDT-NC(引达醒-腈基苯并茚酮类化合物)分别作为第三组分,制备了三元共混有机太阳能电池,研究了第三组分端基对器件性能的影响.IDT-IC和IDT-NC具有相似的化学结构,仅端基不同;IDT-IC端基是苯环,而IDT-NC端基是萘环.与IDT-IC相比,IDT-NC吸收光谱红移40nm,LUMO能级下移0.11 eV,电子迁移率提高50％.基于FTAZ:FOIC,FTAZ:IDT-IC,FTAZ:IDT-NC二元共混体系的有机太阳能电池效率分别为9.73％,7.48％,7.68％.FTAZ:FOIC:IDT-IC和FTAZ:FOIC:IDT-NC三元共混器件的效率分别提升到11.2％和10.4％.对于FTAZ:FOIC:IDT-IC三元共混器件,由于IDT-IC比FOIC具有更高的LUMO能级,开路电压(Voc)随着IDT-IC含量的增多而增加.由于IDT-IC与FOIC吸收光谱高度互补,短路电流(Jsc)也显著提高.第三组份IDT-IC的加入改善了薄膜形貌和载流子传输,填充因子(FF)有所提高.对于FTAZ:FOIC:IDT-NC三元共混器件,由于IDT-NC比FOIC具有更高的LUMO能级,Voc随着IDT-NC含量的增多而增加;但由于IDT-NC的LUMO能级比IDT-IC的LUMO能级低,其Voc比FTAZ:FOIC:IDT-IC体系低.由于FOIC和IDT-NC吸收光谱高度重叠,Jsc降低.第三组份IDT-NC的加入改善了薄膜形貌和载流子传输,FF提高,甚至比FTAZ:FOIC:IDT-IC体系有更好的载流子传输和FF.
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