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周惠琼课题组有机太阳能电池界面修饰研究取得新进展

发?#38469;?#38388;:2018-07-19 | 【打印】 【关闭】

  近日,国家纳米科学中心周惠琼课题组将WOx纳米颗粒与商业化的PEDOT:PSS乳液混合?#31859;?#26377;机太阳能电池的空穴传输层材料,?#32435;?#20102;空穴传输层的表面自由能,优化了活性层的形貌,从而同时提高了器件的效率和填充因子,为高效有机?#27465;?#21202;烯太阳能电池提供了一种简单易行的空穴传输层修饰方法。该研究以“A Highly Effcient Non-Fullerene Organic Solar Cell with a Fill Factor over 0.80 Enabled by a Fine-Tuned Hole-Transporting Layer”为题发表在Advanced Materials杂志上(Adv. Mater. 2018, 1801801)。

  近年来,有机太阳能电池因其广阔的应用前景而备受关注。而填充因子则是有机太阳能电池中一个重要的光伏性能?#38382;?#20027;要受界面层和活性层性质的影响。

  周惠琼课题组将WOx纳米离子与PEDOT:PSS乳液混合,经过细致优化WOx:PEDOT:PSS空穴传输层的组分和膜厚,基于PBDB-TF:IT-4F体异?#24335;?#30340;?#27465;?#21202;烯太阳能电池实现了80.79%的填充因子(FF)和14.57%的转换效率(中国计量院验证效?#39280;?/span>14.15%)。阻抗分析和瞬态光电流光电压测试等表征揭示了相?#26434;?#24191;泛应用的PEDOT:PSS薄膜,WOx:PEDOT:PSS空穴传输层具有更优越的电?#21830;?#21462;性能。AFMRSoXS测试发现具有不同表面自由能的空穴传输层(WOx, WOx:PEDOT:PSSPEDOT:PSS)可以调控体异?#24335;?#23618;的形貌。通过?#21592;?#30456;区尺寸/纯度,载流?#37038;?#21629;,激子解离性能和载流子传输迁移率,我们认为WOx: PEDOT:PSS器件具有高的FF来?#20174;?#26356;平衡的载流子传输,更长的载流?#37038;?#21629;以及减弱的非辐射电荷复合。

  该篇文章的第一作者是郑众助理研究员,是周惠琼课题组前期研究工作 (Nano Energy, 2018, 50, 169-175J. Mater. Chem. C., 2018, DOI: 10.1039/C8TC02933D; RSC Advances, 2017, 7, 12400-12406) 的进一步拓展,与中国科学院化学研究所侯剑辉课题组(材料合成)、上海交通大学刘烽课题组(形貌表征)以及?#26412;?#33322;空?#25945;?#22823;学的张渊课题组(器件物理)共同合作的成果。研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201801801

                                                                                    有机太阳能电池的器件结构示意图和器件性能

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