周惠琼课题组有机太阳能电池界面修饰研究取得新进展
发布时间:2018-07-19
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,我们认为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