理解干燥时间对 PM6-Y6 有机太阳能电池工艺-结构-性能关系的影响
材料科学
2025-12-18 v1
摘要
使溶液法制备的有机太阳能电池实现工业化应用通常会以显著的性能损失为代价，相比在实验室条件下制造的器件原型。调整溶剂蒸发动力学被认为可以恢复效率。然而，对其影响的全面表征，独立于其他定义性能的参数，仍然缺乏。因此，本研究旨在将溶剂干燥速率对溶液沉积有机活性层纳米形貌和性能的影响分离开来。为此，采用一种专门设计的气体淬火技术，在系统变化的蒸发条件下制备 PM6:Y6 给体-受体薄膜。利用结合数值模拟和实验测量的广泛研究方案，揭示了工艺-结构-性能关系。研究发现，更高的干燥速率意味着更细更分散的纳米形貌，且无定形材料比例增加。这增强了电荷产生，从而提高了短路电流密度和整体电池性能。由于 Y6 小分子聚集模式的变化导致有效带隙增大，开路电压在加速蒸发下也得到了提升。结果表明，所开发的气体淬火技术是优化规模化有机光伏器件性能的有价值工具，因为它与卷对卷涂布机等高通量设备兼容。
引用
@article{arxiv.2512.15638,
title = {Understanding the effect of drying time in process-structure-performance relationships for PM6-Y6 organic solar cells},
author = {Marc Steinberger and Maxime Siber and Hans-Joachim Egelhaaf and Mingjian Wu and Irene Kraus and Johannes Will and Xianqiang Xie and Laju Bu and Jonas Graetz and Tobias Unruh and Larry Lüer and Erdmann Spiecker and Andreas Distler and Jens Harting and Christoph J. Brabec and Olivier J. J. Ronsin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.15638},
year = {2025}
}