Solar RRL:高性能有机太阳电池——N719的一个新故事

您是否碰到过这样的一个场景?当急需用手机时,却发现手机没电,更令人抓狂的是,周围却无法充电。随着有机太阳电池的发展,在将来的某一天,您可能会突然发现,手机的背面不仅有自己心仪的颜色和图案,还可以随时随地地给手机充电。随着高效率电子给受体材料的不断发展,有机太阳电池的商业化应用正变得越来越清晰,而高性能电子传输层将成为推动这一进程的重要推手之一。

Solar RRL-zhongkeyuan

中国科学院化学研究所的研究人员,利用两种有机盐离子对之间存在的超分子离子对重组,创造性地发展了一种制备高性能、醇溶液可加工的电子传输层的新方法,他们发现,将N719与fullerene离子衍生物共混并旋涂成膜,可以制备得到高性能的双组份电子传输层,并给出了效率为11.5%的有机太阳电池。N719所具有的羧基和羧基-四正丁基铵离子对,可以与金属电极Al表面相互作用形成界面偶极层,将Al表面功函数调高至-3.36 eV。特别是,当把它与一个C60离子衍生物组合后,这两对阴阳离子对之间可以发生超分子重组,而离子对间的重组方式以及重组后形成的每种离子对的浓度,都可以通过N719与C60离子衍生物这两组份间的重量比加以精确地调控,结果,Al电极的功函数可以在-3.3eV和-3.9eV范围内加以精准地调控,当两者的重量比在0.5:0.5—0.4:0.6区间时,电极功函数为-3.9eV,这个数值与有机太阳电池中所用的电子受体材料的最低分子空轨道(LUMO)能级(-3.9eV)几乎一致,使得电极与活性层之间的欧姆接触接近于完美。与纯Al电极的电池效率相比,当用N719作为单组份传输层后,电池效率可以提高10%,而进一步用共混的N719:C60离子衍生物作为双组份传输层后,电池效率可以再提高10%,最终,得到了效率为11.5%的高性能有机太阳电池。相关结果发表在Solar RRL(DOI: 10.1002/solr.201700014)上。

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