德國弗里德里希-亞歷山大大學(xué)的一個科研小組創(chuàng)造了一款基于空穴傳輸層(HTL)的有機(jī)光伏電池。該空穴傳輸層采用PEDOT:PSS材料，即一種以低成本、制備工藝簡單為特點的聚合物。

在一篇發(fā)表于國際期刊《焦耳》上的、題為《用于高效、穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池的聚合物雙層空穴傳輸層結(jié)構(gòu)》的研究論文中，研究人員表示，盡管有機(jī)太陽能電池已在實驗室階段取得了重大進(jìn)展，但仍然缺乏可以在活性層上進(jìn)行溶液處理、與新型非富勒烯受體(NFA)兼容并充分確保長期穩(wěn)定性的界面材料。

這些科研人員解釋說，他們提議的HTL為基于NFA材料且具有倒置結(jié)構(gòu)的電池提供了“卓越的穩(wěn)定性”。雙層HTL由摻雜型聚[雙(4-苯基)(2,5,6-三甲基苯基)胺(PTAA)納米粒子和聚合物PEDOT:PSS組成。

研究人員表示，摻雜型PTAA納米粒子(簡稱D-PTAAnp)充當(dāng)緩沖層，使得空穴傳輸層之間能夠正確對齊，并實現(xiàn)有效的空穴提取;而PEDOT:PSS形成致密層，可以保護(hù)活性層，并“進(jìn)一步實現(xiàn)與銀電極的歐姆接觸”。

研究人員經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，該電池能夠達(dá)到17.1%的功率轉(zhuǎn)換效率。他們稱這創(chuàng)下了基于使用PEDOT:PSS材料的HTL、具有倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)光伏(OPV)電池的最高效率紀(jì)錄。

在室溫下用金屬鹵化物燈照射1600小時后，該器件仍能保持初始性能的95%;在60℃的金屬鹵化物燈照射下工作1800小時后，它仍保持93%的初始性能。據(jù)此，研究團(tuán)隊得出結(jié)論稱，該器件具有“卓越的運(yùn)行穩(wěn)定性”。

為了證明中間層的通用性，研究人員隨后選擇了四種有機(jī)半導(dǎo)體復(fù)合材料，即PM7:Y6、PTQ11:Y6、PM6:DT-Y6和PM6:BTP-eC9:L8-BO。基于雙層HTL的PM6:BTP-PC9:L8-BO器件實現(xiàn)了17.1%的光熱轉(zhuǎn)換效率(PCE)。

科研人員表示：“據(jù)我們所知，這是迄今為止報道的、采用可溶液處理的HTL、具有倒置結(jié)構(gòu)的OPV電池的最高效率?？傮w而言，在采用可溶液處理的PEDOT:PSS頂層時所實現(xiàn)的性能和穩(wěn)定性數(shù)值為實現(xiàn)可擴(kuò)展的工業(yè)級PM6:Y6組件提供了一項重要工具。

去年12月，另一支來自德國弗里德里希-亞歷山大大學(xué)的科研團(tuán)隊為創(chuàng)造了14.46%的有機(jī)光伏組件效率紀(jì)錄。