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近来,中国科学院宁波资料技能与工程研讨所葛子义、刘权团队提出一种“分子确定”新战略,给有机太阳能电池的通明电极与界面润饰分子之间加上“化学锁扣”,同步提高器材功率和长时间安稳性。根据该战略,15.6平方厘米孔径面积有机太阳能组件的有用面积功率超越18.8%。相关效果发表于《焦耳》。
有机太阳能电池能够像印报纸相同“印”出来,具有柔性、轻质、低成本和大面积制作潜力,实验室小面积单结器材光电转化功率已超越20%。但从实验室小电池走向商业化组件,仍有一个要害瓶颈:商用通明导电电极铟锡氧化物ITO,与超薄界面润饰资料膦酸自拼装单分子层(SAM)之间的界面不行安稳。
他们先在商用ITO外表真空镀上一层含铟和氯的中间层InClx,通过紫外臭氧处理,构成ITO-Cl界面,再通过热退火触发SAM与InClx配体交流化学反应:氯离子作为“献身离去基团”,与膦酸基团开释的氢结组成氯化氢挥发掉,驱动构成结实的铟—氧—磷三点配位网络。本来松懈、不亲和的ITO-SAM界面被改形成密布的“锚定模板”,让润饰分子近乎完好地铺成单层。
多种测验和分子模仿标明,该中间层能按捺SAM聚会、让掩盖更均匀、改进电极能级匹配,并增强耐溶剂冲刷和热老化才能;该办法对多种膦酸类SAM资料具有通用性。
根据这一“分子确定”界面,实验室小面积有机太阳能电池功率到达20.4%,均匀功率19.9%。
安稳性方面,封装小器材于上限功率点继续作业2000小时后仍坚持超越85%初始功率;组件在接连光照600小时后坚持超越95%;75℃热老化1000小时后坚持超越90%。这组数据阐明:“分子锁扣”带来的不是某一个点的改进,而是功率、安稳性、面积三个维度一起向前推动。
该研讨为高效、安稳、可规模化有机光伏组件供给了通用界面渠道,有望破解有机光伏“功率、安稳性、可扩展性”难以兼得的“三角难题”。