Abstract:High-efficiency solution-processed tandem solar cells using three oligomer-like small molecules as front cell donors are demonstrated, which were endowed with high open circuit voltage and short circuit current. Consequently, all the tandem cells exhibited high power conversion efficiency (PCE) over 10% andand outstanding PCE of 11.47% was achieved. The results demonstrated that the oligomer-like small molecules are excellent choice for high performance tandem solar cells.

单结太阳能电池器件由于单一给体材料吸收，其吸收光谱较窄，限制了对太阳光的利用。而由两结或者多结具有互补吸收光谱的活性层材料组成的叠层太阳能电池，有效拓宽了器件对太阳光的吸收光谱，可以减小光电转换过程中能量的损失，从而能够进一步提高电池的能量转换效率。此外，近年来发展的有机小分子太阳能电池有诸多独特的优点，具有确定的化学结构和分子量从而能保证器件性能重现性好、没有批次差异问题，具有较高的开路电压，小分子易于合成和提纯，具有较高的迁移率，同时能级和带隙也能进行有效的调控。但是文献中基于小分子的叠层器件研究较少，而且大部分是使用蒸镀工艺制备的器件。

近期，陈永胜等以同时具有高的开路电压和高的短路电流密度的三个有机小分子作为叠层电池的前电池给体材料制备了一系列可溶液处理的叠层器件。基于DR3TSBDT的叠层器件获得了11.47%的能量转换效率，基于DR3TBDTT分子和DRBDT-TT分子的叠层器件都获得了超过10%的能量转换效率，表现出优异的性能。这些结果说明有机小分子作为叠层器件的活性层给体材料具有非常大的潜力，为设计制备具有更高能量转换效率的器件提供了思路。相关工作发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201601435)  Adv. Mater., 2016, 28, 7008–7012.