全溶液涂覆制备高效率柔性有机太阳能电池学术资讯

来源：X一MOL资讯

与晶体硅、III-V 族等无机太阳能电池相比，可印刷制备、机械柔性优异是有机太阳能电池的核心优势。近年来，有机太阳能电池的效率快速提升，已经超过 17%。

然而，在这些高效率器件结构中，其电极主要采用真空蒸镀的金属作为顶电极，整个电池尚未能实现溶液涂覆/可印刷制备。对于全溶液加工制备有机太阳能电池，面临的关键问题包括：（1）溶液加工的相邻层界面间存在难以浸润或层间洗渗的问题；（2）能级失配导致的界面处难以实现高效电荷传输与收集的问题。

因此，如何设计可全溶液加工的有机太阳能电池的器件结构，改善各层间的加工兼容性和实现层间界面处的高效电荷传输，是实现高效率的关键。

华中科技大学武汉光电国家研究中心周印华课题组设计并制备了一种从基底到顶电极均可实现溶液加工的高效率柔性有机太阳能电池，以高性能非富勒烯有机半导体组合（PBDB-T-2F:IDIC:Y6）为活性层，以PEDOT:PSS为顶电极。通过引入同样是溶液加工的氢钼青铜（HXMoO3），可解决非富勒烯活性层和 PEDOT:PSS 电极之间的润湿能力，同时改善空穴的电荷提取能力。

需要指出的是，合成过程中HXMoO3的组分调控非常关键，插氢含量过高的HXMoO3易被上层PEDOT:PSS的水溶液洗去，从而难以实现高性能器件的制备。另外，对于底电极，将银纳米线（AgNWs）嵌入至聚酰亚胺薄膜基底中，提升底电极的平整度，保证上层薄膜的平整制备。

最终，该团队实现了效率为 11.9% (0.04 cm2)和10.3% (1 cm2)的全溶液加工的柔性非富勒烯有机太阳能电池。相比于常规的有机太阳能电池结构（分别以ITO和真空蒸镀的金属为底和顶电极），全溶液加工型结构充分展现了有机太阳能电池的核心优势，拉近走向其产业化应用的距离。

相关结果在线发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者为华中科技大学博士研究生孙露露和曾文武。

原文：Flexible All-Solution Processed Organic Solar Cells with High-Performance Nonfullerene Active LayersLulu Sun, Wenwu Zeng, Cong Xie, Lin Hu, Xinyun Dong, Fei Qin, Wen Wang,Tiefeng Liu, Xueshi Jiang, Youyu Jiang, Yinhua Zhou*Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.201907840

周印华教授简介

周印华：华中科技大学教授，博士生导师。2003和2008年分别取得吉林大学取得学士和博士学位，2007-2008在瑞典林雪平大学学习交流一年，2009年至2013年在佐治亚理工学院从事博士后研究工作，2013年9月起就职于华中科技大学，主要从事有机光电子材料与器件方面的研究工作。目前已在Science, Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等杂志上发表学术论文120余篇，被引用5000余次。研究方向：有机光电材料与器件，印刷太阳能电池，导电聚合物电极，器件界面调控。

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