卤化溶剂处理提高无空穴传输层有机太阳能电池效率

巨力光电

2024-12-24 11:01 ·北京

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典型的PEDOT:PSS空穴传输层常因能级不匹配、高酸度及强吸湿性等特性从而限制其器件性能。武汉大学高等研究院闵杰教授带领其团队，创新性地运用卤化溶剂处理技术，对氧化铟锡（ITO）基底的物理性质进行了优化。他们通过将ITO基底分别浸入含有1,2-二氟苯、1,2-二氯苯、1,2-二溴苯及1,2-二碘苯的过氧化氢共溶剂中，并在紫外光照射下处理，成功制备了ITO-F、ITO-Cl、ITO-Br和ITO-I四种卤化ITO阳极。这些卤化阳极的功函数得到了显著提升，分别从ITO的4.63 eV增加至5.30 eV、5.32 eV、5.24 eV和5.28 eV，与ITO/PEDOT:PSS的5.22 eV功函数相近，从而有望替代PEDOT:PSS成为新的空穴传输层材料。

此外，基于不同卤化ITO阳极的PM6:L8-BO:BTP-eC9器件展现出了不同的光电转换效率（PCE）具体为：ITO-Cl器件的PCE高达19.48%，并且表现出最优异的性能；ITO-F、ITO-Br和ITO-I器件的PCE分别为17.81%、17.05%和17.34%，也均展现出一定的竞争力。相比之下，采用PEDOT:PSS的器件PCE为18.70%。本研究还进行了全面的实验分析，旨在揭示理论计算、混合形态及物理动力学之间的内在联系，并深入剖析导致器件效率差异的关键因素。研究结果表明，所提出的卤化ITO在实现高效有机光伏器件方面具有显著优势。