【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】有機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，在可穿戴電子設備、光伏建筑一體化等領域表現(xiàn)出廣闊的應用前景。盡管有機光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率在近年來取得了突飛猛進的發(fā)展，關于電池穩(wěn)定性的研究進展卻相對緩慢。
 

　　研究表明，空氣中的水汽侵蝕會造成器件界面結構剝離，導致電池在長期工作條件下產(chǎn)生光伏效率衰減，嚴重降低電池的使用壽命。現(xiàn)有的封裝技術不僅成本高昂，而且抵抗水分子擴散作用較差，阻礙了有機光伏技術的應用。
 

　　中國科學院化學研究所侯劍輝團隊通過交聯(lián)和非極性摻雜劑摻雜相結合的策略，設計開發(fā)了一種兼具高電導率和較強疏水性的陰極界面層c-NDI:PCy₂，以此實現(xiàn)有機光伏電池穩(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)出很強的耐侵蝕性，為有機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1000小時后或在持續(xù)光照4小時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。相關成果近期發(fā)表在Joule上。
 

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