德国弗里德里希-亚历山大大学的一个科研小组创造了一款基于空穴传输层(HTL)的有机光伏电池。该空穴传输层采用PEDOT:PSS材料，即一种以低成本、制备工艺简单为特点的聚合物。
在一篇发表于国际期刊《焦耳》上的、题为《用于高效、稳定的有机太阳能电池的聚合物双层空穴传输层结构》的研究论文中，研究人员表示，尽管有机太阳能电池已在实验室阶段取得了重大进展，但仍然缺乏可以在活性层上进行溶液处理、与新型非富勒烯受体(NFA)兼容并充分确保长期稳定性的界面材料。
这些科研人员解释说，他们提议的HTL为基于NFA材料且具有倒置结构的电池提供了卓越的稳定性。双层HTL由掺杂型聚[双(4-苯基)(2,5,6-三甲基苯基)胺(PTAA)纳米粒子和聚合物PEDOT:PSS组成。
研究人员表示，掺杂型PTAA纳米粒子(简称D-PTAAnp)充当缓冲层，使得空穴传输层之间能够正确对齐，并实现有效的空穴提取;而PEDOT:PSS形成致密层，可以保护活性层，并进一步实现与银电极的欧姆接触。
研究人员经过测试发现，该电池能够达到17.1%的功率转换效率。他们称这创下了基于使用PEDOT:PSS材料的HTL、具有倒置结构的有机光伏(OPV)电池的最高效率纪录。
在室温下用金属卤化物灯照射1600小时后，该器件仍能保持初始性能的95%;在60℃的金属卤化物灯照射下工作1800小时后，它仍保持93%的初始性能。据此，研究团队得出结论称，该器件具有卓越的运行稳定性。
为了证明中间层的通用性，研究人员随后选择了四种有机半导体复合材料，即PM7:Y6、PTQ11:Y6、PM6:DT-Y6和PM6:BTP-eC9:L8-BO。基于双层HTL的PM6:BTP-PC9:L8-BO器件实现了17.1%的光热转换效率(PCE)。
科研人员表示：据我们所知，这是迄今为止报道的、采用可溶液处理的HTL、具有倒置结构的OPV电池的最高效率。总体而言，在采用可溶液处理的PEDOT:PSS顶层时所实现的性能和稳定性数值为实现可扩展的工业级PM6:Y6组件提供了一项重要工具。
去年12月，另一支来自德国弗里德里希-亚历山大大学的科研团队为创造了14.46%的有机光伏组件效率纪录。
评论