有机太阳能电池的"超和"自组装电荷选择性接口层
Charles Kiseok Song1, Kyle A Luck, Nanjia Zhou
1Department of Chemistry and the Argonne-Northwestern Solar Energy Research Center, Northwestern University , 2145 Sheridan Road, Evanston, Illinois 60208, United States.
Journal of the American Chemical Society
|November 25, 2014
概括
研究人员开发了用于有机光伏 (OPV) 电池的新型有机介面层 (IFL). 这些"超和"异质自组装单层 (SHSAM) 通过提高电荷选择性和收集效率,显著提高了OPV性能.
科学领域:
- 有机电子学有机电子学
- 材料科学是一种材料科学.
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 有机光伏 (OPV) 电池需要高效的接口层 (IFL) 来实现最佳的电荷提取.
- 添加氧化 (ITO) 是OPV中常见的阳极材料,但其表面特性可能会限制设备的性能.
- 实现密集包装,电荷选择性IFL对于提高OPV效率至关重要.
研究的目的:
- 在OPV中合成和描述用于OPV中的ITO阳极的新型有机基接口层 (IFL).
- 研究"超和"异质自组装单层 (SHSAM) 对IFL包装密度和性能的影响.
- 评估使用这些新 SHSAM IFL 的 OPV 设备的性能提升.
主要方法:
- Ar2N-(CH2) n-SiCl3有机原料的合成和表征.
- 不同质的自组装单层 (SAM) 的沉积是通过具有不同链长的前体的共同沉积 (n=3,6,10,18).
- 使用接触角度,X射线反射率,X射线光电子谱学 (XPS),紫外线光电子谱学 (UPS),循环电压测量和DFT计算进行表征.
- 用SHSAM IFLs制造和测试散装异质连接OPV设备 (PTB7:PC71BM).
主要成果:
- 与同质SAM相比,SHSAM实现了高达17%的头组密度.
- IFL的特性发生了显著的变化,工作功能增加了高达16%,面积二极矩增加了高达49%.
- 使用SHSAM IFL的OPV设备显示,功率转换效率 (PCE) 提高了54%,开通电路电压 (Voc) 增加了35%.
结论:
- 开发的SHSAM有效地提高了OPV中的界面电荷选择性和收集.
- 这种性能提升归因于SHSAM引发的有利的带曲和改变的Schottky屏障高度.
- SHSAM IFLs为传统的PEDOT:PSS提供了一个有前途的替代方案,可以实现具有竞争力或优异的OPV性能.
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