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高效耐用空穴传输层材料实现有机太阳能电池18.77%最高效率
  • 2021-09-03 15:42:27
  • 浏览:34237
  • 来自:四川大学

  近日,四川大学化工学院彭强教授课题组在Angew. Chem. Int. Ed.上发表题为“18.77% Efficiency Organic Solar Cells Promoted by Aqueous Solution Processed Cobalt(II) Acetate Hole Transporting Layer”的研究论文。该课题组开发了一种基于醋酸钴的新型空穴传输层材料及其水溶液绿色制备工艺,将有机太阳能电池二元器件的能量转换效率提高到目前最高的纪录18.77%。四川大学化工学院为该成果唯一通讯单位。

  绿色能源的开发利用是人类应对全球能源危机与气候变化的重要路径。将取之不尽、用之不竭的太阳能转化为电能则是最有前景的太阳能利用方式之一。太阳能电池研究已成为世界范围内的热点课题,发展迅速。与已经商用的无机太阳能电池相比,有机太阳能电池具有材料来源广泛、成本低廉、质量轻便、柔韧性好、可用湿法大面积制备(喷墨打印、丝网印刷、刮刀涂布等)等优点,具有更大的发展空间。有机太阳能电池实现商业化的关键是发展成本低、效率高、稳定性好的给、受体材料以及界面材料。然而,目前高效率的有机太阳能电池普遍采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)作为器件的空穴传输层,其酸性及吸湿性显著影响器件寿命。也有一些金属氧化物或者金属盐被报道用作空穴传输层,但是器件效率还不是很高,制备过程往往需要高真空蒸镀、高温退火(>200oC)处理或者需要有毒溶剂等,工艺成本较高,且污染环境。

  化工学院彭强教授课题组以低成本的Co(OAc)2·4H2O为原料,简单制备出了一种高效耐用的空穴传输层材料。该制备工艺是将Co(OAc)2·4H2O水溶液涂布在透明ITO电极上,通过热退火除去其中的结晶水,并通过紫外臭氧处理使该空穴传输层部分氧化,显著增加其功函数。此工艺所制备的基于钴的空穴传输层具有良好的光透过率、高的导电性以及低的表面缺陷,促使所制备的有机太阳能电池的开路电压、短路电流密度、填充因子都显著提升,最终获得了高达18.77%的能量转换效率,是目前有机太阳能电池二元共混器件效率的世界记录。该空穴传输层的制备条件工艺简单、成本低廉、适用于PET等柔性基底,具有制备大面积柔性器件的潜力。

【责任编辑:sunnyz】
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关键字阅读: 有机太阳能电池
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