通过孔输送层减少电极接口的耗尽区域宽度,使有机太阳能电池的效率超过18%
Yi Yang1,2, Bowei Xu3, Jianhui Hou1,2
1State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 15, 2023
概括
一种新型的合聚电解质,PIDT-F:IMC,显著减少有机太阳能电池 (OSC) 中的耗尽区域宽度. 这提高了电荷收集,提高了功率转换效率 (PCE) 和设备稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 在有机太阳能电池 (OSC) 中,电极接口上的大量耗尽区域宽度会在电荷收集过程中造成显著的能量损失.
- 这种能量损失会对OSC的开放电路电压和功率转换效率 (PCE) 产生负面影响.
研究的目的:
- 开发一种pH中性,溶液加工的合聚电解质,PIDT-F:IMC,用于作为孔输送层 (HTL).
- 为了减少OSC中电极接口的耗尽区域宽度,以改善在电荷收集过程中的能量损失.
- 为了提高有机太阳能电池的整体性能和稳定性.
主要方法:
- 开发PIDT-F:IMC作为一个孔输送层 (HTL),使用pH中性,溶液处理的方法.
- 应用"相互兴奋剂"策略,将PIDT-F:IMC的兴奋剂密度增加两倍以上.
- 在PIDT-F:IMC.修改之前和之后,在阳极接口上的耗尽区域宽度的表征.
主要成果:
- 通过使用PIDT-F:IMC作为HTL,耗尽区域的宽度从55nm显著减少到7.4nm.
- 在修改后的OSC中,高PCE达到18.2%,填充系数为0.79.
- 使用刀片涂层的PIDT-F:IMC,在1厘米2的OSC中获得了16.5%的PCE,证明了大面积加工兼容性.
- 经过PIDT-F:IMC修改的OSC显示了400小时的运行寿命,比PEDOT:PSS设备提高了十倍.
结论:
- "互补"策略和PIDT-F:IMC HTL通过减少耗尽区域宽度,有效地将洞收集中的能量损失降至最低.
- 最佳的HTL厚度至关重要,应该与耗尽区域宽度保持一致,以最小化能量损失.
- PIDT-F:IMC为开发高效,稳定和大面积兼容的有机太阳能电池提供了一个有前途的解决方案.
