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研究人员提出了有机太阳能电池界面修饰的新策略

14 人参与  2021年10月16日 10:11  分类 : 纳米技术  评论

中国科学院刘佳 图形摘要

信用:DOI: 10

1016/j

焦耳

2021

09

001 在溶液法制备的有机太阳能电池中,表面能(γs)对体异质结(BHJ)膜的形成起着关键作用

BHJ薄膜的混溶性可以通过施主和受主之间表面能的差异来预测

BHJ薄膜的垂直分布和堆叠取向可以通过底部界面层中的表面能来调节

薄膜的表面能通常是通过欧文斯-温德模型测量接触角得到的

然而,这种测量方法不能反映纳米级范围内的表面能分布,也不能直接解释BHJ结构中的纳米级堆积和相分离

最近,一个由Profs领导的研究小组

中国科学院国家纳米科学技术中心(NCNST)的周慧琼、邱晓辉和张勇提出了一种研究有机太阳能电池界面层纳米级表面能分布调控的新策略

这项研究发表在《焦耳》杂志上

研究人员使用基于原子力显微镜的峰力定量纳米力学映射(PFQNM)技术来表征有机太阳能电池中空穴传输层的纳米级表面能分布

他们发现,通过掺杂不同横向尺寸的二硫化钼纳米片,可以有效调节聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的表面能分布,并且可以扩大PEDOT:PSS分布的不均匀性

表面能的非均匀分布可以进一步调控活性层的分子分布、晶体取向和相分离

由于HeD-SE对活性层形态的优化,有机太阳能电池的性能和稳定性得到提高,最佳功率转换效率(PCE)为18

27%

此外,PCE增强率与BHJδγs的增大成正比

教授

周的团队致力于溶液处理有机太阳能电池中的界面操作,并对有机太阳能电池中的表面能调控进行了一系列研究

研究人员通过在PEDOT:PSS中加入WOx纳米粒子,首次在有机太阳能电池中实现了80%的高填充系数

然后他们探索了活性层的堆叠取向、有机太阳能电池的性能和界面层的表面能之间的关系

界面改性策略被用于研究倒置器件中的电子传输层,并被用于钙钛矿太阳能电池

利用生物高分子肝素钠修饰表面能,改善钙钛矿型太阳能电池的PCE效应和稳定性,钝化其界面缺陷

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