【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】有機(jī)光伏電池具有重量輕、柔性、易于制備透明/半透明器件等優(yōu)點(diǎn)，在可穿戴電子設(shè)備、光伏建筑一體化等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。盡管有機(jī)光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率在近年來取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，關(guān)于電池穩(wěn)定性的研究進(jìn)展卻相對緩慢。
 

　　研究表明，空氣中的水汽侵蝕會(huì)造成器件界面結(jié)構(gòu)剝離，導(dǎo)致電池在長期工作條件下產(chǎn)生光伏效率衰減，嚴(yán)重降低電池的使用壽命。現(xiàn)有的封裝技術(shù)不僅成本高昂，而且抵抗水分子擴(kuò)散作用較差，阻礙了有機(jī)光伏技術(shù)的應(yīng)用。
 

　　中國科學(xué)院化學(xué)研究所侯劍輝團(tuán)隊(duì)通過交聯(lián)和非極性摻雜劑摻雜相結(jié)合的策略，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種兼具高電導(dǎo)率和較強(qiáng)疏水性的陰極界面層c-NDI:PCy₂，以此實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏電池穩(wěn)定性的突破。他們合成了一種可交聯(lián)的萘二亞胺類有機(jī)小分子NDI-A，通過熱退火處理生成交聯(lián)c-NDI-A薄膜，該薄膜對常用的極性和非極性溶劑均表現(xiàn)出很強(qiáng)的耐侵蝕性，為有機(jī)光伏電池的逐層溶液加工提供可行性。
 

　　此外，他們篩選出一種疏水性小分子二環(huán)己基(2'，6'-二甲氧基-[1,1'-聯(lián)苯]-2-基)-膦(PCy₂)作為n型摻雜劑，用于提高交聯(lián)薄膜的電導(dǎo)率，制備出兼具4.0 eV低功函數(shù)和6.5 × 10^-3 S m^-1高電導(dǎo)率的陰極界面層c-NDI:PCy₂。基于c-NDI:PCy₂的電池獲得了17.7%的能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)表現(xiàn)出了極佳的抗水穩(wěn)定性。
 

　　將未封裝的電池直接浸入水中，在避光存儲(chǔ)1000小時(shí)后或在持續(xù)光照4小時(shí)后均能夠保持其初始光伏效率的70%；相比之下，基于傳統(tǒng)氧化鋅界面層的電池在相同條件下會(huì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換效率的急劇衰減，甚至完全失去光伏性能。相關(guān)成果近期發(fā)表在Joule上。
 

有機(jī)膦摻雜的交聯(lián)陰極界面層提升有機(jī)光伏電池水下存儲(chǔ)與工作穩(wěn)定性