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实现全溶液法有机太阳能电池的终极目标：一种兼容的自烧结方法制备银背电极
摘要： 人们普遍认为，有机太阳能电池（OSC）高通量生产的终极目标是实现制备过程的全溶液加工。虽然用溶液法替代高真空蒸镀来形成金属背电极以实现这一目标极具吸引力，但典型金属前驱体溶液中使用的复杂溶剂及高温退火等后处理步骤极易损伤活性层并降低OSC性能。目前无蒸镀OSC的功率转换效率（PCE）仅达到8%。此外，鲜有研究能提供确凿证据表明成功解决了直接溶液法加工金属背电极带来的溶剂问题。本工作展示了一种兼容的自烧结方法，可将银纳米颗粒连接成高质量背电极。所得薄膜具有连续晶格、高纯度、优异导电性和光滑形貌。值得注意的是，由于自烧结背电极工艺耗时短且采用化学相容性溶剂，既不会降解有机活性层又有利于高通量OSC制备。搭载该背电极的全溶液加工OSC实现了9.73%的PCE，据我们所知这是无蒸镀OSC报道中的最高效率值。
关键词： 溶液法、最小溶剂问题、温和化学烧结、有机太阳能电池、背电极
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于OTMM方法预测不同背电极钙钛矿太阳能电池的载流子生成率
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率和低成本的优势受到科学界的广泛关注。然而，由于传统方法难以定量表征光场分布，其光生电子机制尚不明确。光学传递矩阵法（OTMM）已应用于基于p-n结构的有机器件。我们采用不同材料作为背电极，研究了具有常规结构（玻璃/ITO/SnOx/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/背电极）的平面p-i-n太阳能电池内部的光传播。通过OTMM对模拟太阳电池在可见-近红外（NIR）范围内的光场进行建模模拟。研究发现，基于银电极的钙钛矿太阳能电池具有最高的光强振荡和更快的电荷产生速率，但银电极稳定性较低——碘在近红外热效应作用下会扩散至界面形成AgI。相比之下，独立石墨烯电极存在层间导电性和透明度不足的缺陷。根据模拟结果，建议将石墨烯作为钙钛矿与银电极之间的缓冲层而非独立电极使用。
关键词： 背电极，光学传输矩阵法，光场分布，钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59