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：
- 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。
- 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。
使用平面 ZnO ETL 和 np-TiO2 ETL 制造的器件的 EQE 光谱。
(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
