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使用1,7-二取代苝二酰亚胺衍生物作为电子传输层构建高效聚合物太阳能电池

DOI：10.1021/acsomega.9b02613 期刊：ACS Omega 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 无机电子传输层与活性层及超薄膜有机材料的兼容性差，成为采用高通量卷对卷(R2R)工艺制备高质量聚合物太阳能电池的重大障碍。通过引入1,7-二取代苝二酰亚胺衍生物PDIH、PDIC和PDIN作为电子传输层，成功制备出新型高效聚合物太阳能电池。值得注意的是，当光活性层采用聚[3-己基噻吩]-2,5-二基(P3HT)与富勒烯受体[6,6-苯基-C71-丁酸甲酯](PC71BM)复合时，PDIN能显著提升电池光电转换效率——基于ZnO透明阴极的太阳能电池效率为1.5%，而采用PDIN电子传输层的无阴极电池效率达2.1%。性能提升归因于：PDIN中的N原子与氧化铟锡(ITO)的O原子相互作用降低了ITO功函数，增强了内建电场，从而降低电子传输势垒并提升阴极电子提取能力；活性层适宜的粗糙度增大了与阳极界面层的接触面积，提高了空穴传输效率。这些实验结果表明，PDIN作为电子传输层材料具有合成工艺简便、成本较低的优势，是极具应用前景的新型高效材料。
作者： Weiting Li，Yiting Luo，Yuancheng Qin，Hongzhao Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究1,7-二取代苝二酰亚胺衍生物作为聚合物太阳能电池中电子传输层以提高功率转换效率的效果。

研究成果

将PDIN作为电子传输层引入后，聚合物太阳能电池的功率转换效率显著提高。这一改进归因于ITO功函数的降低、内建电场的增强以及电子提取能力的提升。PDIN展现出作为太阳能电池电子传输层中兼具成本效益与高效性能材料的潜力。

研究不足

该研究聚焦于特定苝二酰亚胺衍生物的使用及其对聚合物太阳能电池效率的影响。这些材料在商业应用中的可扩展性和长期稳定性尚未得到广泛探究。

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