光州科學技術研究所的研究人員為大規(guī)模高效的水處理有機太陽能電池鋪平了道路

有機太陽能電池 (OSC) 使用有機聚合物將陽光轉化為電能，近年來因其作為下一代能源的理想特性而受到廣泛關注。這些包括重量輕、靈活性、可擴展性和高功率轉換效率 (>19%)。目前，存在幾種提高 OSC 性能和穩(wěn)定性的策略。然而，一個揮之不去的問題是當放大到大面積時難以控制 OSC 中的有源層的形態(tài)。這使得獲得高質量的有源層薄膜變得具有挑戰(zhàn)性，進而微調器件效率。

在最近的一項研究中，韓國光州科技學院的一組研究人員著手解決這個問題。在他們發(fā)表在Advanced Functional Materials上的工作中，他們提出了一種乍一看似乎相當違反直覺的解決方案：使用水處理來控制活性層形態(tài)。“眾所周知，水會阻礙有機電子器件的性能，因為它仍處于有機材料的‘陷阱狀態(tài)’，阻礙電荷流動并降低器件性能。然而，我們認為使用水而不是有機溶劑-基于活性溶液作為處理方法的介質，可以在不引起化學反應的情況下進行必要的物理變化”負責這項研究的金東宇教授解釋說。

研究人員選擇聚合物 PTB7-Th 和 PM6 作為供體材料以及 PC 61 BM 和 EH-IDTBR 和Y6作為活性層的受體材料。他們注意到，在活性溶液中引入渦流來混合供體和受體材料可能會導致混合良好的活性溶液，但僅靠它本身是不夠的?；钚匀芤菏鞘杷?，因此，研究人員決定使用去離子 (DI) 水和渦流來攪拌溶液。他們讓供體和受體材料在氯苯(主體活性溶液)中放置過夜，然后在溶液中加入去離子水并攪拌，產(chǎn)生微小的漩渦。由于溶液的疏水性，水會推動供體和受體分子，使它們更精細地溶解到溶液中。然后他們讓溶液靜置，這導致水與溶液分離。61 BM(F，富勒烯)，PTB7-Th：EH-IDTBR(NF，富勒烯)，PM6：Y6(H-NF，高效非富勒烯)。

然后，研究人員檢查了這些薄膜在槽模涂層倒置 OSC 配置中的光伏性能，并將它們與未經(jīng)水處理的 OSC 進行了比較。