Solar RRL：高性能有机太阳电池——N719的一个新故事

中国科学院化学研究所的研究人员发现N719与fullerene离子化合物间的超分子离子对重组，可以精确地调节金属电极的功函数，所制备的高性能电子传输层给出了效率为11.5%的有机太阳电池器件。...



您是否碰到过这样的一个场景？当急需用手机时，却发现手机没电，更令人抓狂的是，周围却无法充电。随着有机太阳电池的发展，在将来的某一天，您可能会突然发现，手机的背面不仅有自己心仪的颜色和图案，还可以随时随地地给手机充电。随着高效率电子给受体材料的不断发展，有机太阳电池的商业化应用正变得越来越清晰，而高性能电子传输层将成为推动这一进程的重要推手之一。



中国科学院化学研究所的研究人员利用两种有机盐离子对之间存在的超分子离子对重组，创造性地发展了一种制备高性能、醇溶液可加工的电子传输层的新方法，他们发现，将N719与fullerene离子衍生物共混并旋涂成膜，可以制备得到高性能的双组份电子传输层，并给出了效率为11.5%的有机太阳电池。N719所具有的羧基和羧基-四正丁基铵离子对，可以与金属电极Al表面相互作用形成界面偶极层，将Al表面功函数调高至-3.36 eV。特别是，当把它与一个C60离子衍生物组合后，这两对阴阳离子对之间可以发生超分子重组，而离子对间的重组方式以及重组后形成的每种离子对的浓度，都可以通过N719与C60离子衍生物这两组份间的重量比加以精确地调控，结果，Al电极的功函数可以在-3.3eV和-3.9eV范围内加以精准地调控，当两者的重量比在0.5:0.5—0.4:0.6区间时，电极功函数为-3.9eV，这个数值与有机太阳电池中所用的电子受体材料的最低分子空轨道（LUMO）能级（-3.9eV）几乎一致，使得电极与活性层之间的欧姆接触接近于完美。与纯Al电极的电池效率相比，当用N719作为单组份传输层后，电池效率可以提高10%，而进一步用共混的N719:C60离子衍生物作为双组份传输层后，电池效率可以再提高10%，最终，得到了效率为11.5%的高性能有机太阳电池。

相关结果发表在Solar RRL（DOI: 10.1002/solr.201700014）上。

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