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三元有机太阳能电池的三维纳米尺度形貌表征
Yu, T., He, W., Jafari, M., Guner, T., Li, P., Siaj, M., Izquierdo, R., Sun, B., Welch, GC., Yurtsever, A., Ma, D.,
Small methods
Abstract
开发先进表征技术以探索三元有机太阳能电池（OSCs）复杂共混薄膜的三维纳米尺度形貌具有迫切需求。本研究通过引入非富勒烯受体苝二酰亚胺- diketopyrrolopyrrole-苝二酰亚胺（PDI-DPP-PDI）构建三元体系，并深入表征其形貌以理解性能变化规律。特别采用光诱导力显微镜（PiFM）耦合红外激光光谱技术：通过化学识别定性研究共混膜中给体与受体的分布，借助PiFM成像与数据处理定量分析PDI-DPP-PDI受体引入后的相区分割与域尺寸分布。此外，首次在光伏领域应用配备能量损失谱的能量过滤透射电子显微镜，对真实器件构型中的超薄切片进行纳米尺度形貌可视化。这些测量手段实现了表面与截面形貌的"三维透视"，并提供强有力证据表明PDI-DPP-PDI受体可抑制富勒烯分子聚集，形成具有更高程度分子混合相的均质形貌，从而有效阻止电荷复合并稳定光活性层结构。