光州科學(xué)技術(shù)研究所的研究人員為大規(guī)模高效的水處理有機(jī)太陽能電池鋪平了道路

有機(jī)太陽能電池 (OSC) 使用有機(jī)聚合物將陽光轉(zhuǎn)化為電能，近年來因其作為下一代能源的理想特性而受到廣泛關(guān)注。這些包括重量輕、靈活性、可擴(kuò)展性和高功率轉(zhuǎn)換效率 (>19%)。目前，存在幾種提高 OSC 性能和穩(wěn)定性的策略。然而，一個揮之不去的問題是當(dāng)放大到大面積時難以控制 OSC 中的有源層的形態(tài)。這使得獲得高質(zhì)量的有源層薄膜變得具有挑戰(zhàn)性，進(jìn)而微調(diào)器件效率。

在最近的一項研究中，韓國光州科技學(xué)院的一組研究人員著手解決這個問題。在他們發(fā)表在Advanced Functional Materials上的工作中，他們提出了一種乍一看似乎相當(dāng)違反直覺的解決方案：使用水處理來控制活性層形態(tài)。“眾所周知，水會阻礙有機(jī)電子器件的性能，因為它仍處于有機(jī)材料的‘陷阱狀態(tài)’，阻礙電荷流動并降低器件性能。然而，我們認(rèn)為使用水而不是有機(jī)溶劑-基于活性溶液作為處理方法的介質(zhì)，可以在不引起化學(xué)反應(yīng)的情況下進(jìn)行必要的物理變化”負(fù)責(zé)這項研究的金東宇教授解釋說。

研究人員選擇聚合物 PTB7-Th 和 PM6 作為供體材料以及 PC 61 BM 和 EH-IDTBR 和Y6作為活性層的受體材料。他們注意到，在活性溶液中引入渦流來混合供體和受體材料可能會導(dǎo)致混合良好的活性溶液，但僅靠它本身是不夠的。活性溶液是疏水的，因此，研究人員決定使用去離子 (DI) 水和渦流來攪拌溶液。他們讓供體和受體材料在氯苯(主體活性溶液)中放置過夜，然后在溶液中加入去離子水并攪拌，產(chǎn)生微小的漩渦。由于溶液的疏水性，水會推動供體和受體分子，使它們更精細(xì)地溶解到溶液中。然后他們讓溶液靜置，這導(dǎo)致水與溶液分離。61 BM(F，富勒烯)，PTB7-Th：EH-IDTBR(NF，富勒烯)，PM6：Y6(H-NF，高效非富勒烯)。

然后，研究人員檢查了這些薄膜在槽模涂層倒置 OSC 配置中的光伏性能，并將它們與未經(jīng)水處理的 OSC 進(jìn)行了比較。