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水加工有机太阳能电池开路电压超过1.3V

DOI：10.3390/coatings10040421 期刊：Coatings 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 共轭聚电解质通常用作界面层来调节有机太阳能电池（OSC）电极的功函数，但将其作为电子给体应用于水加工OSC活性层的研究甚少。本研究证明，聚[3-(6'-N,N,N-三甲基铵基)-己基噻吩]溴化物（P3HTN）可与水溶性富勒烯（PEG-C60）组合，作为电子给体构建源自水溶液的环保型活性层。在沉积P3HTN:PEG-C60活性层前旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）层，能显著提升OSC的开路电压（Voc）至1.3V以上。除Voc增强外，采用PEDOT:PSS界面层的OSC器件，其短路电流密度（Jsc）较裸铟锡氧化物（ITO）阳极和氧化钼涂层ITO阳极分别提升10倍和5倍。这些发现表明，PEDOT:PSS界面层使水加工OSC器件获得的Jsc与Voc提升，不能仅归因于空穴收集效率改善，更源于PEDOT:PSS与P3HTN之间发生的离子交换作用。我们通过吸收光谱、光电子能谱结合空穴传输测量，研究了新形成聚电解质的电光特性，以阐明PEDOT:PSS与P3HTN协同构建的OSC器件中光伏参数增强的机理。
作者： Varun Vohra，Shunsuke Shimizu，Yuko Takeoka
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究共轭聚电解质作为水加工有机太阳能电池（OSC）活性层中的电子给体，以实现超过1.3V的高开路电压（Voc）。

研究成果

共轭聚电解质作为电子给体，在水加工高开路电压有机太阳能电池制造中具有巨大潜力。未来通过提升共轭聚电解质的水溶性和空穴迁移率，以及开发具有合适功函数的电极，可显著提高这类环保型有机太阳能电池的功率转换效率。

研究不足

有机太阳能电池中获得的有限活性层厚度不足以吸收大量阳光，导致功率转换效率（PCE）较低，约为0.24%。由于较大的空穴收集势垒，这些器件还表现出相对较低的填充因子（FF）。

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