蘇州納米所馬昌期ACS：有機(jī)光伏熱穩(wěn)新標(biāo)桿！苯并三唑自組裝層助力 85℃/1000h 效率 86%

主要內(nèi)容

提升有機(jī)太陽能電池（OSCs）的熱穩(wěn)定性是推動其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵前提。對此，中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所馬昌期研究員帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)展開針對性攻關(guān)，通過在聚合物共混物表面旋涂組裝苯并三唑（BTA）分子層并將其引入 ZnO / 活性層界面，顯著提升了器件熱穩(wěn)定性，系統(tǒng)闡明了 BTA 在增強(qiáng) OSCs 熱穩(wěn)定性中的核心作用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng) BTA 濃度為**值 2 mg/mL 時，對器件初始光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）影響極小，卻能有效抑制三氧化鉬（MoO?）的擴(kuò)散及其與 ZnO 的不良相互作用，進(jìn)而同步緩解能級失配、減少界面復(fù)合損失，并顯著抑制長時間退火過程中開路電壓（Voc）與填充因子（FF）的衰減。值得關(guān)注的是，經(jīng) 150℃熱壓封裝的 BTA 修飾器件，在 85℃嚴(yán)苛熱退火 1000 小時后仍能保留初始效率的 86%，而未修飾器件的效率保留率僅為 70%；為進(jìn)一步突破高溫穩(wěn)定性極限，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性采用 BTA 與三（4 - 咔唑基 - 9 - 基苯基）胺（TCTA）進(jìn)行雙重界面修飾，實(shí)現(xiàn)了器件雙界面的協(xié)同穩(wěn)定，在 150℃極端高溫退火 400 小時后，器件效率保留率仍高達(dá) 72%，展現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫性能。

飛行時間二次離子質(zhì)譜（TOF-SIMS）、X 射線光電子能譜（XPS）及紫外光電子能譜（UPS）的聯(lián)合表征證實(shí)，BTA 分子會在 ZnO 界面自組裝形成致密保護(hù)層，既有效阻擋 MoO?的界面擴(kuò)散，又顯著降低 ZnO 表面吸附氧含量，并將其功函數(shù)從裸 ZnO 的 4.54 eV 精準(zhǔn)調(diào)控至 4.42 eV，優(yōu)化了界面電荷注入與傳輸動力學(xué)。電學(xué)表征進(jìn)一步表明，BTA 修飾器件的陷阱輔助復(fù)合損失顯著降低，載流子壽命明顯延長，為器件高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了核心保障。

馬昌期研究員團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，不僅凸顯了陰極界面工程對 OSCs 穩(wěn)定性的關(guān)鍵調(diào)控作用，更創(chuàng)新提出了 “單一修飾 - 雙重協(xié)同” 的界面優(yōu)化思路，為規(guī)模化制備適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境（如高溫、長時服役）的高耐用性光伏器件，提供了一種可溶液加工、低成本且切實(shí)可行的界面工程策略，對推動有機(jī)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重要意義。

文獻(xiàn)信息

Self-Assembled Benzotriazole Interlayer Stabilizes ZnO/Polymer Interfaces Enables Thermally Robust Organic Solar Cells

Qian Xi，Jiajun Hong，Jian Qin，Muhammad Jawad，Na Wu，Oskar J. Sandberg，Rong Huang，Zhiyun Li，Ronald ?sterbacka，Chang-Qi Ma

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c18226

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