發布時間：2023年4月6日
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有機光伏電池具有重量輕、柔性、易于制備透明/半透明器件等優點，在可穿戴電子設備、光伏建筑一體化等領域表現出廣闊的應用前景。盡管有機光伏電池的能量轉換效率在近年來取得了突飛猛進的發展，關于電池穩定性的研究進展卻相對緩慢。研究表明，空氣中的水汽侵蝕會造成器件界面結構剝離，導致電池在長期工作條件下產生光伏效率衰減，嚴重降低電池的使用壽命。現有的封裝技術不僅成本高昂，而且抵抗水分子擴散作用較差，阻礙了有機光伏技術的應用。
中國科學院化學研究所侯劍輝團隊通過交聯和非極性摻雜劑摻雜相結合的策略，設計開發了一種兼具高電導率和較強疏水性的陰極界面層c-NDI:PCy2，以此實現有機光伏電池穩定性的突破。他們合成了一種可交聯的萘二亞胺類有機小分子NDI-A，通過熱退火處理生成交聯c-NDI-A薄膜，該薄膜對常用的極性和非極性溶劑均表現出很強的耐侵蝕性，為有機光伏電池的逐層溶液加工提供可行性。此外，他們篩選出一種疏水性小分子二環己基（2’，6’-二甲氧基-[1,1’-聯苯]-2-基）-膦（PCy2）作為n型摻雜劑，用于提高交聯薄膜的電導率，制備出兼具4.0 eV低功函數和6.5 × 10-3 S m-1高電導率的陰極界面層c-NDI:PCy2。基于c-NDI:PCy2的電池獲得了17.7%的能量轉換效率，同時表現出了極佳的抗水穩定性。將未封裝的電池直接浸入水中，在避光存儲1000小時后或在持續光照4小時后均能夠保持其初始光伏效率的70%；相比之下，基于傳統氧化鋅界面層的電池在相同條件下會發生能量轉換效率的急劇衰減，甚至完全失去光伏性能。相關成果近期發表在Joule上。
2023-03-29 來源： 化學研究所