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        氧化鋅夾層中的有機(jī)染料可穩(wěn)定并提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能
        
			
        
				2019-08-17 09:04:47
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        有機(jī)太陽(yáng)能電池由廉價(jià)且豐富的材料制成，但其效率和穩(wěn)定性仍落后于硅基太陽(yáng)能電池。中德科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了一種提高有機(jī)太陽(yáng)能電池電導(dǎo)率的方法，從而提高了它們的性能。研究發(fā)表在Angewandte Chemie雜志上的研究表明，摻雜電極和活性層連接的金屬氧化物夾層與改性有機(jī)染料同時(shí)提高了效率和穩(wěn)定性。
        

        氧化鋅夾層中的有機(jī)染料可穩(wěn)定并提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能
        

        有機(jī)太陽(yáng)能電池將光轉(zhuǎn)換為電流。細(xì)胞的核心是由特殊設(shè)計(jì)的有機(jī)分子制成的活性有機(jī)層。這里，電子和空穴(電子的正對(duì)應(yīng)物)由光產(chǎn)生并傳播到電極以形成電流。有機(jī)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題是材料類型的匹配。電極由無(wú)機(jī)材料制成，但有源層是有機(jī)的。為了連接這兩種材料，在許多有機(jī)電池類型中引入金屬氧化物夾層。但在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，由此產(chǎn)生的電導(dǎo)率并不是最佳的。
        

        德國(guó)維爾茨堡大學(xué)的FrankWürthner和中國(guó)廣州華南理工大學(xué)的謝曾琪研究了使氧化鋅中間層稍微更有機(jī)和光電導(dǎo)以減少接觸電阻的想法。陽(yáng)光?？茖W(xué)家們制備了一種有機(jī)染料，使其與氧化鋅層中存在的鋅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。在陽(yáng)光下，這種稱為羥基-PBI的改性染料然后將電子注入到氧化鋅中間層中，這將增加其導(dǎo)電性。
        

        科學(xué)家隨后組裝了有機(jī)太陽(yáng)能電池，其中包括氧化銦錫玻璃(ITO)電極，摻雜羥基-PBI染料的氧化鋅層，由聚合物作為電子供體的有源層和有機(jī)分子。受體，另一金屬氧化物中間層和鋁電極作為正極。這種結(jié)構(gòu)被稱為反向體相異質(zhì)結(jié)電池，是最先進(jìn)的有機(jī)太陽(yáng)能電池，其功率轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)15%。
        

        層間摻雜在幾個(gè)方面是有益的。根據(jù)染料的不同，科學(xué)家檢查了幾種結(jié)構(gòu)略有不同的染料的性能 - 轉(zhuǎn)化效率接近16%。并且染料摻雜的氧化鋅中間層似乎比沒有摻雜的中間層更穩(wěn)定。作者說(shuō)，重要的是PBI染料被改性為羥基-PBI形式，這導(dǎo)致與鋅離子的緊密配合物。只有這樣，無(wú)機(jī) - 有機(jī)混合結(jié)構(gòu)才能發(fā)展成與活性材料的良好接觸。
        
			

			
          
        
			
        
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