通过集成二元器件及材料的优势制备高效率三元器件

　　三元策略已经被证明是一种提高器件性能的有效方法。在三元体系中，通常选用与主体系吸收光谱互补的材料作为第三组分，从而实现增强有源层内光子俘获的目的。北京交通大学张福俊课题组提出了一个新的选择材料选择方法来制备高效率三元器件：除了所采用的材料具有互补的吸收光谱之外，相应的两种二元器件之间也需要有互补的光伏参数。基于该选择方法，两个兼容性较好的小分子非富勒烯受体 (INPIC-4F和MeIC1)以及一个聚合物给体PBDB-T被用来制备有源层。两种二元器件相比，基于INPIC-4F的二元器件展示了相对较高的短路电流，基于MeIC1为受体的二元器件展示了相对较高的开路电压和填充因子，其效率分别为12.55%和11.53%。通过采用三元策略，两种二元器件的优势被集成在一个器件中，使器件的性能得以提升。当MeIC1在受体中的含量达到50wt%时，器件短路电流提升到21.86 mA cm^-2,开路电压提升至0.88 V, 填充因子提升至71.39%，器件效率达到最优为13.73%。器件性能的提高应该被归功于有源层的光子俘获的增强和薄膜形貌的优化。基于该选择方法，另外两种材料IT-M和MeIC被选为第三组分，使器件性能分别提升至13.05%和13.4%，这进一步证明了该方法的普适性。相关工作发表于Energy & Environmental Science, 11, 2018, 2134。 

　　该工作自2018年8月出版以来，受到了国内外同行的广泛关注。目前该工作被引42次（Web of Science），被ESI高被引收录（Highly Cited Paper）。 

　　http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=2&SID=5BSXBbDg5ZNCDBPq3bL&page=1&doc=1 

　　在北京同步辐射装置（BSRF）1W1A-漫散射实验站，通过掠入射X射线衍射（GIXD）测量，他们研究了不同MeIC1含量对混合薄膜内分子排布方式的影响。随着MeIC1引入，混合薄膜的衍射峰先增强后减弱，当MeIC1在受体中掺杂比例为50 wt%时，衍射强度达到最优。同时面外方向（100）衍射峰位置也随着MeIC1的引入逐渐朝高q值方向移动，表明层间分子排布更加紧密。实验结果表明在优化的三元混合薄膜中，分子排布方式更加有序，这有利于电荷的传输。 

　　发表文章： 

　　Xiaoling Ma, Wei Gao, Jiangsheng Yu, Qiaoshi An, Miao Zhang, Zhenghao Hu, Jianxiao Wang, Weihua Tang,* Chuluo Yang,* and Fujun Zhang*. Efficient ternary non-fullerene polymer solar cells with PCE of 11.92% and FF of 76.5%. Energy & Environmental Science, 11, 2018, 2134.