Onderzoekers ontwikkelen Ir/IrOx elektronentransportlaag voor stabiele organische zonnecellen

In de afgelopen jaren is de apparaatefficiëntie van organische zonnecellen (OSC’s) aanzienlijk verbeterd, maar de onbevredigende stabiliteit beperkt toekomstige commercialiseringsverwerking.

Omgekeerde apparaatstructuur is algemeen aanvaard om de apparaatstabiliteit van OSC’s te verbeteren. Zinkoxide (ZnO), het meest gebruikte elektronentransporterende materiaal, is echter fotokatalytisch actief, wat de afbraak van de actieve lagen onder continue lichtverlichting zou kunnen versnellen en vervolgens zou kunnen leiden tot verslechtering van de prestaties van het apparaat. Daarom is het ontwikkelen van nieuwe elektronentransporterende materialen uiterst cruciaal voor het gebruik van efficiënte en stabiele OSC’s.

Onlangs heeft de groep van prof. Zhou Huiqiong van het National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een nieuw elektronentransportmateriaal Ir/IrO ontwikkeld_X om de stabiliteit van OSC’s te verbeteren. De studie is online gepubliceerd in Natuurcommunicatie.

De groep van prof. Zhou heeft een reeks studies uitgevoerd gericht op de stabiliteit van OSC’s. Door organisch elektronentransportmateriaal PFN-Br in de ZnO-laag op te nemen, werd de oppervlakte-energie van de interfacelaag gereguleerd, wat resulteerde in de verbeterde apparaatstabiliteit (Journal of materiaalchemie A ). Bovendien werd de film van polyasparaginezuur (PASP) afgezet op de ZnO-film om de degradatie veroorzaakt door verlichting te onderdrukken, wat leidde tot een verbeterde stabiliteit van organische zonnecellen. (Journal of materiaalchemie C).

In deze studie werd de Ir/IrO_X nanodeeltjes bereid door de milde colloïde-oplossingsmethode werden gebruikt als het elektronentransporterende materiaal in organische zonnecellen in plaats van de gewone ZnO-laag.

Profiterend van de geschikte werkfunctie, heterogene oppervlakte-energieverdeling op nanoschaal en geoptimaliseerd optisch veld, de Ir/IrO_X-gebaseerde apparaten vertoonden een efficiëntere ladingsextractie en onderdrukte ladingsrecombinatie in vergelijking met de op ZnO gebaseerde apparaten, wat leidde tot verbeterde apparaatprestaties.

Door het ontbreken van fotokatalyse zette de actieve laag zich af op Ir/IrO_X film vertoonde een stabielere componentverdeling en morfologie, waardoor de levensduur van Ir / IrO werd verlengd_X-gebaseerde apparaten onder opslag in inerte atmosfeer, thermische veroudering en volgcondities voor maximaal vermogen (MPP). Met name de T₇₀ levensduur van Ir/IrO_X-gebaseerde apparaten onder thermische veroudering overschreden 10.000 uur.

Bovendien is de betere stabiliteit van Ir/IrO_X-gebaseerde apparaten onder UV-straling en thermische cycli tussen -40 ℃ en 85 ℃ illustreerden het enorme potentieel van OSC’s met Ir/IrO_X werken onder extreme omgevingen.

“De juiste opto-elektrische eigenschappen en fotokatalytische inactiviteit van Ir/IrO_X stellen ons in staat om het mechanisme van foto-geïnduceerde degradatie in OSC’s te onderzoeken, en uiteindelijk de verbeterde apparaatstabiliteit onder verschillende verouderingsomstandigheden te bereiken, “zei prof. Zhou. “We stellen ons voor dat onze resultaten ook nuttig zijn voor het gerelateerde werk gericht op de intrinsieke stabiliteit van OSC’s.”