富勒烯桥在有机光伏发电中桥接导电间隙

有机光伏发电已经实现了非常高的效率，但是找到具有经济竞争力的高性能有机太阳能电池的最佳材料组合仍然是一个挑战。来自美国和中国的研究人员现已开发出一种创新的中间层材料，以提高器件稳定性和电极性能。在期刊Angewandte Chemie中，作者描述了富勒烯加标，易加工的紫罗烯聚合物，它可以提高有机太阳能电池的功率转换效率。

与常见的硅基太阳能电池相比，有机光伏(OPV)涉及太阳能发电中的有机分子。OPV中的材料丰富且可加工，便宜且重量轻，并且模块可以制成柔性且具有可调节的特性。这种材料的主要缺点是实现长寿和高性能需要精心设置和架构。与电极匹配的材料的优化组合仍然是难以捉摸的。

银或金属金属形成空气稳定，可加工的阴极，但它们也降低了器件的潜力。为了解决这个问题，北京化工大学(中国)的姚璐，马萨诸塞大学阿默斯特分校的Thomas Russell和Todd Emrick及其研究小组开发了一种新型聚合物材料作为夹层在电极和有源层之间。该中间层必须是导电的并且必须通过提供界面偶极子来降低阴极的功函数。

作为一种夹层材料，研究人员研究了一类新型的带电聚合物，即紫罗烯聚合物。“Ionene聚合物是聚阳离子，其中带电部分位于聚合物主链内，而不是作为侧基，”作者解释说。这导致比常规阳离子聚合物更高的电荷分布，此外，更好的可调性。Ionene聚合物提供有用的界面偶极子，但是单独的，它们缺乏所需的导电性。

因此，作者在聚合物层的结构框架中包括富勒烯。所谓的“巴基球” - 仅由碳制成的富勒烯球 - 已经被用作OPV装置中的共同受体分子。它们具有高导电性并具有许多其他有利的性质。

科学家们通过使用新型功能性单体创新传统的逐步增长聚合化学来制备富勒烯 - 紫罗烯中间层材料。他们组装了OPV设备并包括一个夹层。与没有夹层的设备相比，结果是功率转换效率的显着提升- 平均为三倍。超过10%的效率指向这些模块化设备的进一步适用性。

这项工作表明，对材料成分的相对简单的修改可以提高有机电子器件的效率，并且可以克服与硬(电极)和软(有源层状)材料的组合相关的固有问题。

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