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氧化锌夹层中的有机染料可稳定并提高有机太阳能电池的性能

2019-08-17 09:04:47 • 来源：

有机太阳能电池由廉价且丰富的材料制成，但其效率和稳定性仍落后于硅基太阳能电池。中德科学家团队已经找到了一种提高有机太阳能电池电导率的方法，从而提高了它们的性能。研究发表在Angewandte Chemie杂志上的研究表明，掺杂电极和活性层连接的金属氧化物夹层与改性有机染料同时提高了效率和稳定性。

氧化锌夹层中的有机染料可稳定并提高有机太阳能电池的性能

有机太阳能电池将光转换为电流。细胞的核心是由特殊设计的有机分子制成的活性有机层。这里，电子和空穴(电子的正对应物)由光产生并传播到电极以形成电流。有机太阳能电池设计中经常出现的问题是材料类型的匹配。电极由无机材料制成，但有源层是有机的。为了连接这两种材料，在许多有机电池类型中引入金属氧化物夹层。但在大多数设计中，由此产生的电导率并不是最佳的。

德国维尔茨堡大学的FrankWürthner和中国广州华南理工大学的谢曾琪研究了使氧化锌中间层稍微更有机和光电导以减少接触电阻的想法。阳光。科学家们制备了一种有机染料，使其与氧化锌层中存在的锌离子形成稳定的络合物。在阳光下，这种称为羟基-PBI的改性染料然后将电子注入到氧化锌中间层中，这将增加其导电性。

科学家随后组装了有机太阳能电池，其中包括氧化铟锡玻璃(ITO)电极，掺杂羟基-PBI染料的氧化锌层，由聚合物作为电子供体的有源层和有机分子。受体，另一金属氧化物中间层和铝电极作为正极。这种结构被称为反向体相异质结电池，是最先进的有机太阳能电池，其功率转换效率最高可达15%。

层间掺杂在几个方面是有益的。根据染料的不同，科学家检查了几种结构略有不同的染料的性能 - 转化效率接近16%。并且染料掺杂的氧化锌中间层似乎比没有掺杂的中间层更稳定。作者说，重要的是PBI染料被改性为羟基-PBI形式，这导致与锌离子的紧密配合物。只有这样，无机 - 有机混合结构才能发展成与活性材料的良好接触。

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