Dual Additive Strategy with Quasi-Planar Heterojunction Architecture Assisted in Morphology Optimization for High-Efficiency Organic Solar Cells

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作者
Waqar Ali Memon,Yiwu Zhu,Shilong Xiong,Hui Chen,Hanjian Lai,Yunpeng Wang,Heng Li,Mingpeng Li,Feng He
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsami.4c17639
摘要

Achieving high-performance and stable organic solar cells (OSCs) remains a critical challenge, primarily due to the precise optimization required for active layer morphology. Herein, this work reports a dual additive strategy using 3,5-dichlorobromobenzene (DCBB) and 1,8-diiodooctane (DIO) to optimize the morphology of both bulk-heterojunction (BHJ) and quasi-planar heterojunction (Q-PHJ) based on donor D18 and acceptor BTP-eC9. The systematic results reveal that the dual additive strategy significantly promotes phase separation while inhibiting excessive aggregation, which, in turn, improves molecular order and crystallization. As a result, BHJ and Q-PHJ OSCs processed with dual additive DIO + DCBB achieve impressive power conversion efficiencies of 17.77% and 18.60%, respectively, the highest reported values for dual additive-processed OSCs. The superior performance is attributed to improved charge transport and reduced recombination losses, as evidenced by higher short-circuit current densities (JSC) and fill factors (FF). Importantly, Q-PHJ OSCs processed with either DCBB or DIO + DCBB, in comparison to BHJ OSCs, exhibit exceptional shelf-stability, maintaining 80% of their initial power conversion efficiency after 2660 and 2193 h, respectively. These findings underscore the potential of dual additive strategies to advance the development of stable, high-efficiency OSCs suitable for large-area fabrication, marking a significant step forward in renewable energy technology.

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