为高效和稳定的反转有机太阳能电池设计的极性溶解剂制备的氧化薄膜

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太阳能光伏发电是如何实现的
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 氧化 (ZnO) 是有机太阳能电池中电子输送层 (ETL) 的关键材料.
• 传统的ZnO薄膜制备的sol-gel方法经常面临着薄膜质量和稳定性的挑战.
• O薄膜中的氨基残留物可以通过不必要的反应对OSC性能产生负面影响.

研究的目的:

• 为了提高ZnO散装薄膜的质量和稳定性,使用二甲基形式胺 (DMF) 作为溶解凝技术中的辅溶剂.
• 为了研究DMF对ZnO合成和薄膜特性的影响.
• 评估使用DMF修饰的ZnOETL的OSC的性能和稳定性.

主要方法:

• 使用第一原理计算来研究DMF与的吸附能量2.
• 应用了使用DMF作为辅溶剂的sol-gel技术,用于制备ZnO薄膜.
• 使用优化ZnO膜作为ETLs制造的反转有机太阳能电池 (OSCs).
• 进行加速老化测试 (热和紫外线),以评估设备的稳定性.

主要成果:

• 第一原理计算表明,DMF增加了溶剂和Zn(OH) 2之间的吸附能量,稳定了ZnO合成.
• 用DMF处理的ZnO薄膜显示由于氨基残留物的消除,抑制了光催化活性.
• 使用DMF-ZnOETL制造的OSC实现了高功率转换效率 (PCE) 的17.58% (PM6:Y6) 和18.14% (PM6:BTP-eC9).
• 优化的ZnO薄膜带来了卓越的设备稳定性,PM6:Y6设备在1000小时的热老化后保留了90.28%的初始PCE,在168小时的紫外线老化后保留了80.98%.

结论:

• 在溶凝加工中添加DMF作为辅溶剂是提高OSC应用中ZnO散装薄膜质量的有效策略.
• 这种溶剂优化显著改善了电荷传输和设备稳定性.
• 基于DMF的方法提供了一种可靠的方法,用于在OSC中制备高性能和稳定的电子传输层.