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東華大學(xué)開發(fā)出高導(dǎo)電率和高光學(xué)透過率新型透明電極材料 助推有機光伏技術(shù)發(fā)展
2022年09月02日 11:33:27 來源:化工儀器網(wǎng) 作者:楊 點擊量:4231

東華大學(xué)先進低維材料中心特聘研究員唐正課題組與蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)教授Wolfgang Tress合作,通過多次沉積法及紫外光摻雜效應(yīng),大幅提高了溶膠凝膠法制備的ZnO(氧化鋅)薄膜的導(dǎo)電率(高至460西門子),并成功將其用于構(gòu)建器件,實現(xiàn)了免ITO有機光伏器件性能的突破。

  【化工儀器網(wǎng) 項目成果】有機光伏材料是指通過光伏作用將太陽能或其他光能直接轉(zhuǎn)換為電能的有機材料。有機光伏電池是一種以有機半導(dǎo)體作為實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的新型太陽能電池,具有成本低、厚度薄、質(zhì)量輕、制造工藝簡單、可做成大面積柔性器件等優(yōu)點,具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景,是新材料和新能源領(lǐng)域主要研究方向之一。
 
  有機光伏器件中的透明電極通?;谘趸熷a(ITO ),然而銦元素是稀有元素,隨著ITO使用需求的增大,有機光伏器件的制造成本大幅提高,不利于機光伏技術(shù)市場化發(fā)展。因此,尋找可替代的透明電極是當務(wù)之急。目前常見的ITO替代材料有導(dǎo)電聚合物、金屬納米線、摻雜金屬氧化物等。然而,這些材料通常在近紅外波段具有較高的吸收系數(shù),限制了其在有機光伏器件中的應(yīng)用。
 
  東華大學(xué)先進低維材料中心特聘研究員唐正課題組與蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)教授Wolfgang Tress合作,通過多次沉積法及紫外光摻雜效應(yīng),大幅提高了溶膠凝膠法制備的ZnO(氧化鋅)薄膜的導(dǎo)電率(高至460西門子),并成功將其用于構(gòu)建器件,實現(xiàn)了免ITO有機光伏器件性能的突破。
 
  研究人員通過電鏡和光譜學(xué)表征手段,明確了溶膠凝膠法制備的ZnO薄膜在紫外光摻雜作用下導(dǎo)電率的提升,源自ZnO晶體中的氧空位對光生空穴的捕獲作用。隨后,作者推斷氧空位的形成局限于ZnO晶體的表界面處,因此,通過設(shè)計多次沉積工藝,制備多層薄膜,提升了ZnO薄膜中的氧空位濃度,在維持了高光學(xué)透過率的前提下,提高了其導(dǎo)電率。
 
  研究人員最終將多層ZnO薄膜用作透明電極構(gòu)建了有機光伏器件。測試結(jié)果顯示,得益于多層ZnO電極的高導(dǎo)電率以及高光學(xué)透過性,基于ZnO的有機光伏器件展現(xiàn)出了優(yōu)異的,可媲美基于ITO電極的光電轉(zhuǎn)換性能。
 
  相關(guān)研究成果A Transparent Electrode Based on Solution-Processed ZnO for Organic Optoelectronic Devices于近日發(fā)表于《自然—通訊( nature communications)》。
 
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