中性pH的多多巴胺-多氧金属酸复合物通过互补机制实现高效和超稳定的有机太阳能电池

科学领域:

• 材料科学
• 有机电子
• 太阳能发电

背景情况:

• 在有机太阳能电池 (OSC) 中,通过尽量减少耗尽区域宽度,对有效的电荷传输至关重要.
• 在OSC中对重度兴奋剂的机制进行的系统研究有限.
• 开发先进的孔输送层 (HTL) 是提高OSC性能和稳定的关键.

研究的目的:

• 在有机太阳能电池中使用新型聚多巴胺-聚氧甲复合物的重量兴奋剂的机制.
• 通过相互兴奋剂途径设计和合成聚多巴胺聚氧甲酸盐 (PDA-PMA) 和其中和形式 (PDA-PMA(N).
• 阐明结构依赖的兴奋机制及其对电荷传输和设备性能的影响.

主要方法:

• 通过H3[P(Mo3O10) [4] (PMA) 合成PDA-PMA,启动了多巴胺的氧化聚合.
• 用氨中和PDA-PMA产生PDA-PMA (N) 进行增强的有机注.
• 使用X射线光电谱 (XPS) 和电子自旋共振 (ESR) 来研究兴奋剂途径的特征.
• 基于PBDB-TF:BTP-eC9的OSC的制造和性能评估 (PCE,稳定性).

主要成果:

• 获得的超高合密度为PDA-PMA的1.17 × 10^23 cm^-3和PDA-PMA的3.74 × 10^23 cm^-3.
• 显著降低PDA-PMA的耗尽区域宽度至0.052 nm,超过PEDOT:PSS (0.238 nm).
• 实现无障碍孔传输,从而实现高功率转换效率 (PCE) 的20.02% (PDA-PMA) 和20.29% (PDA-PMA).
• 通过抑制表面腐蚀,在1800小时的照明后保持了86.2%的PCE.

结论:

• 在PDA-PMA和PDA-PMA中的有机主导注中阐明了不同的双有机/无机注.
• 通过定制复合材料进行深度注是OSC高性能HTL的通用策略.
• 推进了高效稳定的有机太阳能电池的开发,为商业化铺平了道路.