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高效CsPbI3Cs1-xDMAxPbI3体异质结钙钛矿太阳能电池

科学新知:2022 Adv. Funct. Mater., 如何提高有机光伏电池于水下的稳定性?利用对水不敏感的电子传输和光敏层

  有机光伏(Organic Photovoltaic, OPV)为第三代光伏技术,由于其具备制造容易、成本低、加工性能好等优点,近年受到许多关注,且应用于许多领域。Adv. Funct. Mater.于2022年发表一篇研究,由于浸水所导致OPV性能的下降是阻碍其商业化的障碍之一。此处研究团队利用结合纳米颗粒二氧化钛(np-TiO2)电子传输层(ETL)与全聚合物本体异质结(BHJ)光活性层,来赋予OPV有更好的耐水性,且表现比常用的氧化锌(ZnO)ETL或聚合物:小分子BHJ混合物还好。并且聚合物供体/受体首先被证明比小分子对应物对浸水性有更好的应对。

  因此,在所研究的BHJ系统中,全聚合物共混物在浸水后的吸亮度损失最低。此外,结果可发现:

  1. 将TiO2 ETL的结构从平面调整为纳米粒子,可有效地增强ETL/BHJ界面的黏附力,防止物理分层。
  2. np-TiO2/全聚合物共混物(半电池)被证明在被水浸下具有出色的稳定性,即形态和电荷载流子转移不变,且整个电池的效率没有变化。

  这项研究证明了全聚合物共混物和np-TiO2 ETL拥有巨大潜力,可以提高在高湿度环境甚至浸水环境下未封装OPV耐久性。

(左)如图所示,基于N2200的BHJ器件与不同的聚合物供体配对的J-V特性。(右)对应的设备结构。

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使用平面 ZnO ETL 和 np-TiO2 ETL 制造的器件的 EQE 光谱。
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(a)使用平面ZnO或np-TiO2作为ETL的PBDB-T-2F:PY-IT器件的J-V特性。(b)使用具有 1% CN添加剂的np-TiO2/PBDB-T-2F和(c)没有CN添加剂的新鲜和老化器件的J-V特性。将老化的半电池浸入水中10小时。

关键词:有机光伏、Organic Photovoltaic、异质结、bulk heterojunction、浸水、water immersion、太阳光模拟器、solar simulator、sun simulator、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1002/adfm.202203487

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