【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心周惠瓊課題組在有機太陽能電池穩(wěn)定性研究方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以Lifetime over 10000 hours for organic solar cells with Ir/IrOx electron-transporting layer為題，在線發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
 

　　近年來，有機太陽能電池的器件效率不斷提高，但穩(wěn)定性問題仍制約其產(chǎn)業(yè)化進程。提高有機太陽能電池穩(wěn)定性的策略之一是制備反置結(jié)構(gòu)器件，但在這種結(jié)構(gòu)的器件中最常用的電子傳輸材料氧化鋅(ZnO)具有光催化特性，在長期光照下會加速活性材料的分解，導(dǎo)致器件性能的衰減。因此，亟待研發(fā)穩(wěn)定的電子傳輸材料。
 

　　前期研究針對有機太陽能電池的穩(wěn)定性問題開展了系列研究：通過在ZnO納米顆粒中引入有機電子傳輸材料PFN-Br，調(diào)控了界面層的表面能并實現(xiàn)了太陽能電池的穩(wěn)定性提高(J. Mater. Chem. A.,)；進而，通過在ZnO界面層頂部引入聚天冬氨酸(PASP)，抑制了界面的光降解，改善了有機太陽能電池的器件穩(wěn)定性(J. Mater. Chem. C,)。
 

　　基于此，研究團隊采用溶膠凝膠法制備的Ir/IrOx納米顆粒作為替代ZnO的電子傳輸材料。Ir/IrOx薄膜具有合適的功函數(shù)、非均一性的微觀表面能分布以及優(yōu)化的光場調(diào)控，其器件與ZnO器件相比，獲得了改善的電荷提取和抑制的電荷復(fù)合，實現(xiàn)了更為優(yōu)異的器件性能。由于Ir/IrOx納米材料不具有光催化性質(zhì)，在其上制備的活性層薄膜在老化過程中展現(xiàn)出更為穩(wěn)定的組分分布及形貌。進而，基于Ir/IrOx納米材料的器件在暗置儲存、加熱以及最大功率點跟蹤等老化條件下，均表現(xiàn)出延長的器件壽命，實現(xiàn)了超過一萬小時的器件壽命。此外，Ir/IrOx器件在熱循環(huán)和紫外光照射下也展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，有望應(yīng)用于極端的工作環(huán)境下。
 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)等的支持。北京航空航天大學(xué)和上海同步輻射光源等的科研人員參與研究。
 

穩(wěn)定的Ir/IrOx電子傳輸層用以提升有機太陽能電池的穩(wěn)定性