张福俊教授团队在中科院一区TOP期刊Advanced Energy Materials发表一项重要研究成果

近日，我院张福俊教授团队在中科院一区TOP期刊Advanced Energy Materials发表一项重要研究成果，提出构筑高性能逐层沉积型有机太阳能电池的新策略。我校作为第一作者单位和第一通讯单位。

该研究成果于2025年5月6日以“Cascaded Energy and Charge Transfer Synergistically Prompting 18.7% Efficiency of Layered Organic Solar Cells with 1.48 eV Bandgap”为题，发表在Advanced Energy Materials上（DOI: 10.1002/aenm.202404718）。我院张福俊教授为主通讯作者，博士研究生张路为第一作者。《Advanced Energy Materials》是国际能源材料领域最具影响力的顶级期刊之一，由全球知名学术出版机构 Wiley 发行，长期聚焦于能源材料与器件方向的前沿研究，该刊持续刊载具有原创性和引领性的高水平成果，在国际能源科学界具有广泛影响力。

在有机太阳能电池(OSCs)中，可以通过添加第三组分构建三元OSCs来拓展吸收光谱提升器件性能。为了提高三元OSCs的性能，第三组分必须与宿主供体和受体具有良好的相容性才能形成合金态，而选择合适的与宿主材料相容性良好的第三组分绝非易事。近期，逐层沉积型有机太阳能电池（LOSCs）受到了越来越多的关注。LOSCs具有组分垂直分布易于控制、能够使用混溶性较差的组分制备的固有优势。基于此，张福俊团队开发了一系列三层结构的LOSCs，通过调控给体组分PBQx-TCl，受体组分PY-DT和第三组分ITIC的沉积顺序，不同LOSCs表现出了迥异的光伏性能。“PBQx-TCl/ITIC/PY-DT”有源层的三层LOSCs取得了18.79%的最高效率。第三组分ITIC具有与主体系互补的吸收光谱，能够补充主体系在700 nm附近波段的吸收不足。同时，具有中等带隙的ITIC能够充当PBQx-TCl与PY-DT能量传递的中继体，提高能量传递效率，从而增加激子利用率。此外，“PBQx-TCl/ITIC/PY-DT”结构形成了良好的能级级联结构，有助于载流子的输运。最后制备给体层的反型结构器件进一步证实了以上结论。这些发现凸显了三元有机太阳能电池中三个组分的垂直分布对器件性能有相当的影响，而通过逐层沉积技术，可以有效的调控组分垂直分布，从而实现理想的有源层结构，提升器件性能。

论文信息：L. Zhang, H. Zhou, Y. Xie, W. Xu, H. Tian, X. Zhao, Y. Ni, S. Y. Jeong, Y. Zou, X. Zhu, X. Ma, H. Y. Woo, F. Zhang, Cascaded Energy and Charge Transfer Synergistically Prompting 18.7% Efficiency of Layered Organic Solar Cells with 1.48 eV Bandgap. Adv. Energy Mater. 2024, 2404718, //doi.org/10.1002/aenm.202404718