您现在的位置:首页 > 科学研究 > 材料前沿 >
  材料前沿
学院在有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池界面调控方面取得重要进展
浏览次数:

       有机半导体电子器件,如:有机发光二极管(OLED),有机场效应薄膜晶体管(OTFT),有机/无机杂化光伏器件,因其可溶液加工,低成本,可柔性化,近来引起了人们的广泛关注。在有机半导体电子器件结构中有机层与金属间的界面损失一直是困扰有机电子器件性能进一步提高的重要问题。良好的界面接触能够带来高效的电子注入,从而能够降低OLED的开启电压,OTFT的接触电阻以及提高有机/无机杂化光伏器件的短路电流和开路电压。

       界面修饰一直是被认为最有效的降低界面损失提高器件性能的手段。高效的界面材料能够调节金属的功涵,表面能,减少表面缺陷态。

 

图 1 Surface potential maps from KPFM measurements for a) bare Ag and b) Ag/Phen-I. c) Representative VCPD histograms of surface potential maps. d) Energy level diagram of the device.

       孟鸿教授课题组最近在有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池界面调控方面取得重要进展。他们通过简单的季胺化反应得到新型界面修饰材料Phen-I,以其作为阴极界面应用于钙钛矿太阳能电池中能有效地降低金属电极的功涵,降低电荷注入势垒(如图1所示)。

       同时,他们通过导电AFM研究不同浓度的Phen-I掺杂PCBM时发现Phen-I可以提高PCBM的导电性,当掺杂浓度为5%时PCBM的导电性最高(如图2所示)。进一步的器件性能研究也表面5%Phen-I:PCBM作为电子传输层时性能最高。这也证明Phen-I是一个具有双功能性的界面材料。

 

图 2 a) Schematic diagram of c-AFM measurements. b) I-V curves of bare PC61BM and Phen-I: PC61BM measured by c-AFM. c-AFM images of c) bare PC61BM, d) 2% Phen-I:PC61BM, e) 5% Phen-I:PC61BM, f) 10% Phen-I:PC61BM films at Vbias=5V.

 

图 3 a) J-V curves of the best performing FA0.3MA0.7PbI2.7Cl0.3-Based Devices under simulated AM 1.5 solar irradiation. b) EQE spectra of the corresponding solar cells.

       通过进一步对钙钛矿活性层的优化,孟鸿教授课题组取得了19.27%的光电转换效率(如图3所示)。这种高效地双功能性界面材料也有望进一步推广应用于其他有机半导体器件中。该研究成果发表于国际材料领域顶级期刊Nano Energy (Nano Energy,2018,43,72-80,影响因子为12.34)上。该工作在孟鸿教授指导下,由14级博士生胡钊和博士后缪景生博士合作完成。该项工作得到了广东省领军人才以及自然科学基金、深圳市孔雀团队、深港合作项目的支持。

 

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517306936