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《国家纳米中心：有机太阳能电池界面修饰研究》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 万勇
  • 发布时间：2018-08-20

  • 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乳液混合用作有机太阳能电池的空穴传输层材料，改善了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，为高效有机非富勒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参数，主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体异质结的非富勒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（中国计量院验证效率为14.15%）。阻抗分析和瞬态光电流光电压测试等表征揭示了相对于广泛应用的PEDOT:PSS薄膜，WOx:PEDOT:PSS空穴传输层具有更优越的电荷提取性能。AFM和RSoXS测试发现具有不同表面自由能的空穴传输层（WOx, WOx:PEDOT:PSS，PEDOT:PSS）可以调控体异质结层的形貌。通过对比相区尺寸/纯度，载流子寿命，激子解离性能和载流子传输迁移率，研究认为WOx: PEDOT:PSS器件具有高的FF来源于更平衡的载流子传输，更长的载流子寿命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, 169-175；J. 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）以及北京航空航天大学的张渊课题组（器件物理）共同合作的成果。研究工作得到了中国科学院相关人才计划和国家自然科学基金等项目的支持。

  • 原文来源：http://www.nanoctr.cas.cn/zytp2017/201807/t20180719_5045478.html
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  • 《国家纳米科学中心在钙钛矿太阳能电池界面修饰研究取得进展》
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    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-05-08
    • 国家纳米科学中心周惠琼课题组将生物聚合物肝素钠引入到钙钛矿太阳能电池的阴极界面，在TiO2和MAPbI3层之间起到分子桥梁的作用，钝化了界面缺陷，并同时改善了器件的效率和稳定性。该研究结果日前以“A Biopolymer Heparin Sodium Interlayer Anchoring TiO2 and MAPbI3 Enhances Trap Passivation and Device Stability in Perovskite Solar Cells”为题在线发表在Advanced Materials杂志上。 　　近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因其高效廉价的特性，引发了能源转换领域的研究热潮。然而，活性层或界面的缺陷可以严重影响钙钛矿电池的器件性能和稳定性。 　　周惠琼课题组将肝素钠分子桥联了TiO2和MAPbI3层，研究其对缺陷钝化和器件衰减的影响。该界面层的引入同时钝化了钙钛矿活性层内的本体缺陷以及TiO2/MAPbI3界面之间的界面缺陷，从而将器件效率从17.2%提高到20.1%，并抑制了电滞回线现象和缺陷诱发的电荷复合。修饰后的器件稳定性也得到了很大的提高，在空气中放置70天后，依然保持了85%的起始效率。DFT理论计算表明肝素钠分子通过多种功能基团 (-COO-, -SO3-, or Na+) 与TiO2中的Ti4+，以及MAPbI3中的Pb2+和I-发生相互作用。这项研究阐述了一种高度简易可行的、利用生物分子提高器件性能的钙钛矿电池界面修饰策略。 　　该项研究是周惠琼课题组前期研究工作 (Chem. Eur. J. 2017, 23, 18140) 的进一步拓展，与国家纳米科学中心的施兴华课题组（理论计算）、裘晓辉课题组（开尔文探针测试）以及北京航空航天大学的张渊课题组（器件物理测试）通力合作，研究工作得到了中国科学院相关人才计划和国家自然科学基金等项目的资助。 钙钛矿太阳能电池界面修饰前后的器件效率和环境稳定性
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    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
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