氧化鋅夾層中的有機染料可穩(wěn)定并提高有機太陽能電池的性能

有機太陽能電池由廉價且豐富的材料制成，但其效率和穩(wěn)定性仍落后于硅基太陽能電池。中德科學家團隊已經找到了一種提高有機太陽能電池電導率的方法，從而提高了它們的性能。研究發(fā)表在Angewandte Chemie雜志上的研究表明，摻雜電極和活性層連接的金屬氧化物夾層與改性有機染料同時提高了效率和穩(wěn)定性。

有機太陽能電池將光轉換為電流。細胞的核心是由特殊設計的有機分子制成的活性有機層。這里，電子和空穴(電子的正對應物)由光產生并傳播到電極以形成電流。有機太陽能電池設計中經常出現的問題是材料類型的匹配。電極由無機材料制成，但有源層是有機的。為了連接這兩種材料，在許多有機電池類型中引入金屬氧化物夾層。但在大多數設計中，由此產生的電導率并不是最佳的。

德國維爾茨堡大學的FrankWürthner和中國廣州華南理工大學的謝曾琪研究了使氧化鋅中間層稍微更有機和光電導以減少接觸電阻的想法。陽光。科學家們制備了一種有機染料，使其與氧化鋅層中存在的鋅離子形成穩(wěn)定的絡合物。在陽光下，這種稱為羥基-PBI的改性染料然后將電子注入到氧化鋅中間層中，這將增加其導電性。

科學家隨后組裝了有機太陽能電池，其中包括氧化銦錫玻璃(ITO)電極，摻雜羥基-PBI染料的氧化鋅層，由聚合物作為電子供體的有源層和有機分子。受體，另一金屬氧化物中間層和鋁電極作為正極。這種結構被稱為反向體相異質結電池，是最先進的有機太陽能電池，其功率轉換效率最高可達15%。

層間摻雜在幾個方面是有益的。根據染料的不同，科學家檢查了幾種結構略有不同的染料的性能 - 轉化效率接近16%。并且染料摻雜的氧化鋅中間層似乎比沒有摻雜的中間層更穩(wěn)定。作者說，重要的是PBI染料被改性為羥基-PBI形式，這導致與鋅離子的緊密配合物。只有這樣，無機 - 有機混合結構才能發(fā)展成與活性材料的良好接觸。

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