下转换络合物构建混合ZnO电子传输层实现聚合物太阳能电池光电转换效率与工作稳定性的双重提升

Bu, F., Shen, W., Zhang, X., Wang, Y., Belfiore, LA., Tang, J.
Nanomaterials (Basel)

Abstract

聚合物太阳能电池（PSCs）虽展现出优异的光伏性能，但将光谱响应范围扩展至紫外（UV）区并增强紫外光稳定性仍是其发展面临的两大挑战。镧系下转换材料可吸收紫外光并重新发射与活性层材料PTB7-Th（聚[[2,6'-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b;3,3-b]二噻吩][3-氟-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]）及PBDB-T-2F吸收匹配的可见光，从而提升PSCs的光伏性能与紫外稳定性。本研究将下转换材料Eu(TTA)₃phen（ETP）引入PSCs阴极传输层（ZnO）中，通过调控其纳米结构形貌以实现其在PSCs超精细结构中的应用。基于ZnO/ETP电子传输层的器件可获得9.22%（PTB7-Th:PC₇₁BM器件）和13.12%（PBDB-T-2F:IT-4F器件）的功率转换效率。此外，在PTB7-Th:PC₇₁BM器件研究中，ZnO/ETP基器件的稳定性较纯ZnO器件提升70%。结果表明，ZnO/ETP层兼具提升光伏性能、延长器件稳定性以及减少PSCs光损耗与紫外降解的多重功能。

DOI: 10.3390/nano10010080