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    《能源環境科學》發表閔杰課題組有機太陽能電池新成果

    時間:2019年07月11日 發布者: 來源: 查看次數:

    新聞網訊(通訊員謝章斌)Energy & Environmental Science《能源環境科學》,2018年最新影響因子33.250)近日在線發表了高等研究院閔杰課題組關于有機太陽能電池開路電壓自發增益的研究成果。

    論文題目為“Spontaneous open-circuit voltage gain of fully fabricated organic solar cells caused by elimination of interfacial energy disorder”(《因有機太陽能電池其界面能量紊亂消除而導致的開路電壓自發增益》)。武漢大學為第一署名單位/通訊單位,高等研究院碩士生孫瑞和國家納米中心博士鄧丹為共同第一作者,通訊作者為高等研究院研究員閔杰、國家納米中心研究員魏志祥。

    近年來,溶液法制備的異質結有機太陽能電池因其具有輕質、柔性、半透明、可大面積制備等優點,獲得了廣泛的關注。在過去十年里,經過科研人員的努力,有機太陽能電池能量轉換效率(PCE)獲得了很大突破。基于非富勒烯光伏材料體系的發展,單結器件的PCE已經超過16%。目前越來越多的研究者將目光投向了降低光伏體系及其器件的能量損失,從而提高開路電壓(Voc),并進一步提升器件效率。在這一方向上,各種因素如態密度或能量紊亂,電荷轉移態,給受體界面,載流子密度、復合, 界面分子取向、缺陷態,溫度和光照強度等影響開路電壓(Voc)已經被廣泛討論。

    然而,在異質結活性層和界面接觸面處,各組分之間的界面表面能對能量有序的影響并沒有研究。在本項工作中,我們以BTID-2F:PC71BM為光活性層,氧化鋅(ZnO)為電子傳輸層,制備了高效的倒置太陽能電池,發現在不犧牲器件短路電流和填充因子的情況下,Voc自發地從0.807 V增加到0.950 V。通過對BHJ/ZnO界面各組分表面能及相應潤濕系數的分析,結合對多個光伏系統的研究,我們揭示了OSCs中Voc自發增益的起源。這項工作不僅為材料開發提供了一個有用的設計理念,而且還為凍結活性層的形態提供更為通用的設計規則。

    該研究工作得到了國家自然科學基金(21702154,51773157)、“雙一流”大學建設經費(2042017kf0269)和武漢大學自科基金的支持。

    1:BTID-2F:PC71BM活性層在ZnO界面處其薄膜形態特征隨時間變化的示意圖;同時也描繪了在這種界面形貌變化條件下相關物理機制的演變

    2:小分子給體材料BTID-2F,受體材料PC71BM,電子傳輸層ZnO以及空穴傳輸層PEDOT:PSS的表面能以及相關的潤濕系數(圖2b)

    論文鏈接:

    https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ee/c9ee00825j

    (編輯:周麗園)

    (文章來源:高等研究院)


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