近日，beat365彭強(qiáng)教授課題組在Angew. Chem. Int. Ed.上發(fā)表題為“18.77% Efficiency Organic Solar Cells Promoted by Aqueous Solution Processed Cobalt(II) Acetate Hole Transporting Layer”的研究論文。該課題組開發(fā)了一種基于醋酸鈷的新型空穴傳輸層材料及其水溶液綠色制備工藝，將有機(jī)太陽能電池二元器件的能量轉(zhuǎn)換效率提高到目前最高的紀(jì)錄18.77%。四川大學(xué)beat365為該成果唯一通訊單位。
綠色能源的開發(fā)利用是人類應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)與氣候變化的重要路徑。將取之不盡、用之不竭的太陽能轉(zhuǎn)化為電能則是最有前景的太陽能利用方式之一。太陽能電池研究已成為世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)課題，發(fā)展迅速。與已經(jīng)商用的無機(jī)太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池具有材料來源廣泛、成本低廉、質(zhì)量輕便、柔韌性好、可用濕法大面積制備（噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、刮刀涂布等）等優(yōu)點(diǎn)，具有更大的發(fā)展空間。有機(jī)太陽能電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵是發(fā)展成本低、效率高、穩(wěn)定性好的給、受體材料以及界面材料。然而，目前高效率的有機(jī)太陽能電池普遍采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT:PSS）作為器件的空穴傳輸層，其酸性及吸濕性顯著影響器件壽命。也有一些金屬氧化物或者金屬鹽被報(bào)道用作空穴傳輸層，但是器件效率還不是很高，制備過程往往需要高真空蒸鍍、高溫退火（>200oC）處理或者需要有毒溶劑等，工藝成本較高，且污染環(huán)境。
beat365彭強(qiáng)教授課題組以低成本的Co(OAc)2·4H2O為原料，簡單制備出了一種高效耐用的空穴傳輸層材料。該制備工藝是將Co(OAc)2·4H2O水溶液涂布在透明ITO電極上，通過熱退火除去其中的結(jié)晶水，并通過紫外臭氧處理使該空穴傳輸層部分氧化，顯著增加其功函數(shù)。此工藝所制備的基于鈷的空穴傳輸層具有良好的光透過率、高的導(dǎo)電性以及低的表面缺陷，促使所制備的有機(jī)太陽能電池的開路電壓、短路電流密度、填充因子都顯著提升，最終獲得了高達(dá)18.77%的能量轉(zhuǎn)換效率，是目前有機(jī)太陽能電池二元共混器件效率的世界記錄。該空穴傳輸層的制備條件工藝簡單、成本低廉、適用于PET等柔性基底，具有制備大面積柔性器件的潛力。
論文原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202110550
彭強(qiáng)教授課題組 撰稿
鈕大文 審核
高敏 編輯
2021年8月25日
