Однопереходный органический фотоэлектрический элемент с КПД 19%

Повышение КПД преобразования энергии (PCE) важно для расширения сфер применения органических фотоэлектрических элементов. В настоящей работе в однопереходных органических фотоэлектрических элементах достигнут максимальный PCE 19,0% (сертифицированное значение — 18,7%) за счёт сочетания дизайна материалов и стратегии тройной композиции. Активный слой, содержащий новый полимерный донор с широкой запрещённой зоной PBQx-TF и новый нефуллереновый акцептор с узкой запрещённой зоной eC9-2Cl, был рационально спроектирован. Благодаря оптимизированному использованию света полученный бинарный элемент продемонстрировал высокий PCE 17,7%. Затем в активный слой добавили нефуллереновый акцептор F-BTA3 в качестве третьего компонента, что позволило одновременно улучшить фотоэлектрические параметры. Повышение эффективности использования света, каскадное выравнивание энергетических уровней и улучшенная межмолекулярная упаковка обеспечили напряжение холостого хода 0,879 В, плотность тока короткого замыкания 26,7 мА/см² и коэффициент заполнения 0,809. Это исследование показывает, что дальнейшее повышение PCE высокоэффективных органических фотоэлектрических элементов требует тонкой настройки электронного строения и морфологии активных слоёв.