探索三元混合用于两种和三结RA INBOW太阳能电池的潜力

有机光伏（OPV）的效率在过去十年中稳步提升，已达到20%。多结结构提供了一种进一步提升性能的有前景的途径。本文探讨了一种称为RA INBOW的光谱分离几何结构，其中子电池并列布置并通过外部连接，从而最小化垂直堆叠配置中遇到的制造和电流匹配挑战。首先，我们测试了7种不同的二元化合物，其带隙范围从1.98 eV到1.16 eV。具有最宽和最窄带隙的系统受到了更大的损失，因此我们评估了通过评估5种不同的三元化合物来克服这些限制。总体而言，三元混合调制Voc，当形貌和能级良好匹配时，整体PCE可以在子电池应吸收的光谱区域提升，如PTB7-Th:COTIC-4F:BTP-eC9作为红色子电池的案例。器件仿真有助于识别具有最高PCE的2结和3结配置，其中都包含三元化合物。我们使用可扩展的方法制造了概念RA INBOW器件，其中子电池通过包角引导刀片涂覆沉积。效率从单结器件的12.9%提升至2结器件的15.9%（仿真为16.4%）和3结器件的17.3%（仿真为17.7%），确认了RA INBOW结构可用于可扩展且高效率的OPV。最后，详细平衡分析表明，只要可获得高效率宽带隙（2-2.5 eV）材料，此几何结构的潜力将非常高。