基于界面工程及光学调控的高效半透明有机太阳能电池
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- 论文作者：石慧 ; 夏若曦 ; 孙辰 ; 肖经洋 ; 吴志鸿 ; 黄飞 ; 叶轩立 ; 曹镛
- 年：2017
- 作者机构：华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室;
- 论文关键词：半透明有机太阳能电池 ; 界面工程 ; 光学调控
- 会议召开时间：2017-05-27
- 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
- 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
- 语种：中文
- 分类号：TM914.4
- 学会代码：ZKYQ
- 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
- 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
- 页数：1
- 文件大小：903k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
半透明有机太阳能电池由于其在发电玻璃窗及美学建筑等领域的应用,在光伏建筑一体化方面表现出巨大的商业化潜能~([1])。目前,制备同时具有较高的能量转换效率、较高的平均可见光透过率以及较好的显色性能的半透明有机太阳能电池仍然面临着巨大的挑战。在本工作中,我们将聚合物PF3N-2TNDI作为PTB7-Th:PC_(71)BM太阳能电池的电子传输层,通过电子传输层PF3N-2TNDI的光学调控作用,可有效调节活性层中的光场分布,因此,我们在活性层厚度仅为50 nm的条件下,制备得到了能量转换效率超过9%的器件。基于这种超薄活性层的高效有机太阳能电池,我们进一步构建了半透明PTB7-Th:PC_(71)BM太阳能电池,并通过改变超薄银透明电极的厚度(10~20nm)来调控半透明器件的整体性能,从而成功制备了平均可见光透过率为30%时,能量转换效率为6%的半透明器件(如图1),这是目前报道的半透明有机太阳能电池的最高值。其中,PF3N-2TNDI作为一种有效的电子传输层,在构建高性能半透明PTB7-Th:PC_(71)BM太阳能电池中起着至关重要的作用,除了之前提及的光学调控作用,还能促使在活性层和电子传输层的界面处产生额外的光电流,从而提高短路电流~([2,3]),此外,PF3N-2TNDI还能促进高质量的超薄银透明电极的形成,因此,半透明有机太阳能电池的性能得到了有效提高。另外,我们也研究了制备得到的半透明器件的显色性能,其显色指数接近100%。这种同时具有较高的能量转换效率、平均可见光透过率以及良好的显色性能的半透明有机太阳能电池将有效推动其在光伏建筑一体化方面的应用。
引文
[1]C.-C.Chueh,S.-C.Chien,H.-L.Yip,Alex K.-Y.Jen,Adv.Energy Mater.,2013,3,417.
[2]Z.Wu,C.Sun,H.-L.Yip,F.Huang,Y.Cao,J.Am.Chem.Soc.,2016,138,2004.
[3]C.Sun,Z.Wu,H.-L.Yip,J.Hou,F.Huang,Y.Cao,Energy Environ.Sci.,2017,DOI:10.1039/C7EE00601B.
[2]Z.Wu,C.Sun,H.-L.Yip,F.Huang,Y.Cao,J.Am.Chem.Soc.,2016,138,2004.
[3]C.Sun,Z.Wu,H.-L.Yip,J.Hou,F.Huang,Y.Cao,Energy Environ.Sci.,2017,DOI:10.1039/C7EE00601B.