一种基于二酸的介层,用于高效和稳定的倒置矿太阳能电池
Yuanyuan Xu1, Yu Chen1, Lishou Ban1
1Tianjin Key Laboratory of Organic Solar Cells and Photochemical Conversion, School of Chemistry and Chemical Engineering, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, People's Republic of China.
ACS applied materials & interfaces
|October 21, 2024
概括
我们开发了一种新的中间层,BINOL-PA,用于有机太阳能电池. 这种材料通过减少电荷重组和改善基于PTAA的设备的能量水平对齐来提高设备的效率和稳定性.
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:
- 有机太阳能电池 (OSCs) 需要高效的电荷传输层来最大限度地减少能量损失.
- 接口工程对于优化OSC的性能和稳定性至关重要.
- 聚乙 (PTAA) 是一个在OSC中常见的孔运输材料.
研究的目的:
- 为了研究一种新型中间层,6,6'-bis(4-(bis(4-甲基) 氨基) ) -[1,1'-binaphthalene] -[2,2'-diyl) bis(oxy) bis(propane-3,1-diyl) bis(phosphonic acid) (BINOL-PA) 的作用,对未使用的基于PTAA的有机太阳能电池的性能.
- 了解BINOL-PA提高界面特性和设备效率的机制.
- 为了评估包含BINOL-PA介层的设备的长期运行稳定性.
主要方法:
- 有机太阳能电池的制造,有或没有BINOL-PA中间层.
- 使用诸如紫外线光电子光谱 (UPS) 等技术来确定能量水平 (费米能量到价值带最大值) 的界面特性.
- 通过电流密度-电压 (J-V) 测量,开放电路电压衰减 (OCVD) 和电化学阻抗光谱 (EIS) 进行性能评估.
- 在环境条件下进行稳定性测试,并在气氛下进行热老化.
主要成果:
- BINOL-PA中间层显著减少了费米能量到价值带最大的距离,从单独PTAA的0.95 eV减少到0.36 eV.
- 使用BINOL-PA/PTAA的设备显示光伏转换效率 (PCE) 提高了21.02%,仅PTAA的效率为18%.
- 在BINOL-PA间层中观察到改善的设备参数,包括开放电路电压 (VOC) 和填充因子 (FF).
- BINOL-PA/PTAA设备表现出极好的稳定性,在环境条件下30天后保留超过89%的初始PCE,在1500小时的热老化后保持超过60%.
结论:
- BINOL-PA中间层有效地抑制了电荷重组,并优化了界面上的能量水平对齐.
- 加入BINOL-PA可以显著提高有机太阳能电池的效率和运行稳定性.
- BINOL-PA代表了一种有前途的材料,用于推进高性能和耐用的有机光伏设备.
