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Enhancing inter-domain Connectivity by Reducing Fractal Dimensions: the Key to Passivating Deep Traps in Organic Photovoltaics, Energy & Environmental Science17, 8893-8903(2024)
通過降低分形維度增強域間連接：鈍化有機光伏器件深能級陷阱態的關鍵策略。
Yuang Fu, Luhang Xu, Yuhao Li, Emily J. Yang, Yu Guo, Guilong Cai, Pok Fung Chan, Yubin Ke*, Chun-Jen Su, U-Ser Jeng, Philip C. Y. Chow, Ji-Seon Kim, Man-Chung Tang*, and Xinhui Lu*
2025/01/21
雙分子複合通常被認為是高性能有機光伏器件中非孿生複合的主要機制。然而，近期研究表明擁有較大電四極矩的Y系列受體分子可以有效減少雙分子複合速度，這使得更多研究者開始關注由深能級陷阱態造成的單分子複合。在本次研究中，我們從活性層形貌的角度出發，確定了孤立的晶態和非晶態的Y6受體相是導致PM6:Y6活性層中深能級電子陷阱態形成的主要原因。研究結果強調了改善受體相間連線性對降低陷阱態密度的重要作用。為此，我們確定了一個用於反向量化受體相間連線性的關鍵指標，即受體結晶相分形維度（Df）。由於分形結構多尺度自相似的特性，我們提出了通過調整分子間聚集模式，自下而上改變受體網路分形維度的形貌調控策略。通過結合二碘苯（DIB）添加劑和逐層沉積法（LBL），我們有效地促進Y6分子形成更延展的主鏈堆疊，從而減少了受體相的分形維度並鈍化了深能級陷阱態。通過將這一策略應用於另一個高性能體系D18:L8BO，我們實現了19.6%的光電轉換效率。這是目前報導過由逐層沉積法製備的有機光伏器件的最高效率之一。