Energy Technology:利用高效传输层和光管理方法抑制高效串联有机太阳能电池(15.2%)的光伏损耗

近年来,由于合成了具有更好吸收和迁移率的新型供体和受体,有机太阳能电池(OSCs)在单体和串联结构的效率方面都取得了快速的进步。然而,稳定性仍然是该领域的主要挑战。美国麻省理工学院电子工程与计算机科学系的Tavakoli及合作者Kong,使用PV2000:PCBM(1.65 eV)和PM6:Y6(1.3 eV)混合物作为底层和顶层电池,制造了一种2T串联电池,实现了15.2%的PCE和良好的填充因子。相关的研究成果发表在Energy Technology上。

在这项研究中,作者研究了传输层和复合层对光伏(PV)参数的作用,阻抗和透射率结果表明:通过在两个子电池中采用SnO2纳米晶(NCs)作为电子传输层(ETL),串联器件的填充因子(FF)和开路电压(VOC)都得到了大幅提高,这主要是由于SnO2层与ZnO 电子传输层相比具有更低的电阻和更高的透射率。此外,发现了在串联设计中采用PEDOT:PSS/Ag(1 nm)/SnO2 NCs作为重合层,VOC和FF损耗都有所降低。经过适当的优化,实现了VOC为1.61 V、PCE为14.4%的串联OSC,并表现出了很好的工作稳定性。此外,通过在器件背面施加纳米纹理防反射层,作者将电流密度提高到了12.94 mA/cm2,从而将串联器件的PCE提高到15.2%。