Однопереходные органические солнечные элементы с КПД выше 19% благодаря усовершенствованной морфологии двухфибриллярной сети

В органических фотоэлектрических элементах контроль наномасштабной морфологии донорных и акцепторных доменов — ключевое условие эффективной диффузии и диссоциации экситонов, переноса носителей заряда и подавления потерь на рекомбинацию. Для достижения этой цели мы создали двухфибриллярную сетевую структуру на основе трёхкомпонентной донорно-акцепторной морфологии с несколькими характерными масштабами, сочетав вспомогательные сопряжённые полимеры-кристаллизаторы и сборку нитевидных структур нефуллеренового акцептора. Средний КПД преобразования энергии составил 19,3% (сертифицированный — 19,2%). Такой результат обеспечило соответствие фотоэлектрических параметров характерным размерам морфологических структур, благодаря которому экситоны и свободные заряды используются эффективно. По сравнению с бинарными аналогами эта стратегия увеличивает длину диффузии экситонов и снижает скорость рекомбинации, тем самым минимизируя потери при преобразовании фотонов в электроны в трёхкомпонентных элементах. Морфология двухфибриллярной сети позволяет уменьшить потери и повысить выходную мощность, открывая возможность достижения КПД преобразования энергии 20% в однопереходных органических фотоэлектрических элементах.