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福建物构所有机光伏界面材料与器件研究获进展

福建物构所有机光伏界面材料与器件研究获进展

  有机太阳能电池具有成本低、质量轻、柔性、半透明等优点,并且可以通过溶液旋涂、卷对卷或喷墨打印等方法加工成大面积柔性器件,呈现出广阔的应用前景。近年来虽然有机太阳能电池的转换效率已突破10%,但是具有长时间稳定性的高效率器件仍然鲜有报道。

  在国家杰出青年基金、中国科学院百人计划等项目支持下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室郑庆东课题组在有机太阳能电池材料与器件研究中取得了新进展。针对有机光伏器件稳定性不高的问题,该团队通过溶胶凝胶法构筑了ZnMgO(ZMO)电子传输层材料。利用该类新型三元宽带隙半导体界面薄膜优良的光电性质和突出的稳定性,成功实现了兼具高效率和长期稳定性的有机太阳能电池。该研究发现,基于可控ZMO电子传输层的高效率有机太阳能电池具有突出的器件稳定性,其效率在长达1年后仍保持初始值的84~93%,远优于传统的正置有机太阳能电池。相较于普遍使用的ZnO界面层,使用ZnMgO电子传输层的器件效率从7.89%提升至9.39%,并在一年后器件效率仍高达8.06%相关研究成果近期发表于《先进能源材料》(Adv. 韩式1.5分彩人工计划 Energy Mater. 2015, DOI: 10.1002/aenm.201501493),该研究为低成本、高效率、长寿命有机太阳能电池的设计和实际应用提供了重要思路。

  此外,该研究团队通过便捷的溶液法与低温成膜工艺引入聚乙二醇(PEG)减少半导体TiOx薄膜的表面缺陷,获得了光电性能和界面相容性优良的有机—无机PEG-TiOx复合界面层。研究发现它们是一类通用型的阴极界面层材料,可普遍提升各种聚合物太阳能电池的效率和稳定性,同时该类倒置器件效率率先突破9%,该研究作为封面论文发表在《纳米研究》上(Nano Res., 2015, 8, 456–468)。此前,该小组还利用界面工程策略制备了一系列的高性能倒置有机韩式1.5分彩平台太阳能电池(Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301404; ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 9015–9025)。

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