《表1 多种活性层搭配不同阴极界面的器件性能a)》

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《有机-无机杂化光电导电极修饰材料研究进展》


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a) Data from 10 independent devices;b) Maximum PCEs in brackets.

把这种光电导薄膜应用到器件结构为ITO/Zn O∶PBI/poly{4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b∶4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophene-4,6-diyl}(PTB7)∶PC71-BM/Mo O3/Al的倒置光伏电池中,得益于Zn O∶PBI-H薄膜较高的电导率以及更好的能级匹配,光伏电池光电转化效率(PCE)达到了9%,其中开路电压(Voc)为0.75 V,短路电流(Jsc)为17.2 m A·cm-2,填充因子(FF)为70.4%;而作为对照,基于未掺杂的Zn O薄膜制造的器件光电转化效率只有7.4%,开路电压、短路电流、填充因子分别为0.73 V、15.3 m A·cm-2、67.3%。较高的短路电流和填充因子归因于Zn O∶PBI-H修饰后的阴极电子选择性和电荷传输性能都得到了提升,器件在反向偏压下暗电流减小以及正向偏压下暗电流增加证明了这一点。阴极修饰层使用Zn O∶PBI-H,活性层使用窄带隙聚合物poly[4,8-bis(5- (2-ethylhexyl)thiophen-2-yl) benzo[1,2-b;4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-(4- (2-ethylhexyl)-3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-) -2-carboxylate-2-6-diyl) ](PTB7-Th)作为电子给体,PC71BM作为电子受体,得到了器件效率为10.5%的光伏电池(开路电压0.82 V,短路电流17.5 m A·cm-2,填充因子72.8%)。此外,基于上述光电导阴极修饰,同时在PTB7:PC71BM活性层中引入一种深吸收的卟啉小分子5,15-bis(2,5-bis (2-ethylhexyl)-3,6-dithienyl-2-yl-2,5-dihydro-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione-5'-yl-ethynyl) -10,20-bis(5- (2-ethylhexyl)thienyl) porphyrin zinc(II)(DPPE-Zn P-THE) [34]敏化剂,构建了能将活性层光吸收扩展至超过900 nm的近红外区域的三元活性体系,从而实现了最高光电转化效率超过11%。汇总数据见表1。