有序是效率的关键—更佳的聚合物太阳能电池

由于在液态加工带来了成本的降低,因此聚合物体异质结太阳能电池得到了越来越多的关注。在这些装置中,影响电池效率的因素之一就是电子给体和受体组分的形态和纳米级结构,以及它们是呈相分离态还是聚集态。这些组分的自组装通常发生在成膜过程中,并且许多因素–例如热或化学退火、材料的化学结构都会影响薄膜的纳米形态。另外,在成膜过程中使用溶剂添加剂被认为是控制相分离和提高电池效率的有效方法。

来自加利福尼亚大学(University of California)的研究人员研究了特定溶剂添加剂对聚合物体异质结太阳能电池中活性层纳米结构的影响。合适的添加剂可以防止大规模的聚集体的产生和相分离的发生,从而使得电子给体和受体更好的混合。这最终致使太阳能电池的性能更好,能量转换率更高。所使用的添加剂1-氯萘同时是电子给/受体组分的良溶剂,它还会生成的薄膜更加平滑,并减少异构表面特征。这种做法能够改善电池性能,这可能表明使用添加剂可以让体异质结太阳能电池获得最佳的薄膜形貌,这将有助于解释多组分半导体薄膜的成膜机理。

G. C. Bazan et al., Adv. Mater. 2010; DOI: 10.1002/adma.200903677.