汇商网 免费B2B信息发布平台

首页 /  综合资讯

研究人员提出了有机太阳能电池界面改性的新策略

在溶液法制备的有机太阳能电池中,表面能(γs)对体异质结(BHJ)薄膜的形成起着关键作用。BHJ薄膜的相容性可以通过施主和受主表面能的差异来预测。BHJ薄膜的垂直分布和堆积方向可以通过底部界面层的表面能来调节。薄膜的表面能通常通过欧文斯-温特模型测量接触角来获得。

然而,这种测量方法不能反映纳米尺度范围内的表面能分布,也不能直接解释BHJ结构中的纳米尺度堆积和相分离现象。

最近,一个由Profs领导的研究团队。中国科学院(CAS)国家纳米科学技术中心(NCNST)的周慧琼、邱晓辉和张勇提出了一种新策略,以研究有机太阳能电池界面层纳米级表面能量分布的规律。这项研究发表在《焦耳》杂志上。

研究人员使用基于AFM的峰值力定量纳米机械映射(PFQNM)技术来表征有机太阳能电池中空穴传输层的纳米级表面能量分布。他们发现,通过掺杂不同横向尺寸的MoS2纳米片,可以有效调节聚3,4-亚乙基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的表面能分布,并且可以扩大PEDOT:PSS分布的不均匀性。表面能的非均匀分布(HeD-SE)可以进一步调节活性层的分子分布、晶体取向和相分离。

由于HeD-SE对活性层形貌进行了优化,有机太阳能电池的性能和稳定性得到了提高,最佳功率转换效率(PCE)为18.27%。此外,PCE的增强率与BHJ中Δγs的增大成正比。

周教授的团队致力于溶液处理有机太阳能电池的界面操纵,并对有机太阳能电池的表面能调节进行了一系列研究。研究人员首次在有机太阳能电池中通过将WOx纳米颗粒加入PEDOT:PSS中实现了80%的高填充系数。然后,他们探索了活性层堆叠方向、有机太阳能电池性能和界面层表面能之间的关系。界面修饰策略被用于研究倒置器件中的电子传输层,并已应用于钙钛矿型太阳能电池。利用生物聚合物肝素钠对钙钛矿型太阳能电池的表面能进行修饰,钝化了电池的界面缺陷,提高了电池的PCE和稳定性。