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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(jī)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(diǎn)擊量：4249
東華大學(xué)先進(jìn)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(shí)現(xiàn)了免ITO有機(jī)光伏器件性能的突破。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】有機(jī)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(jī)材料。有機(jī)光伏電池是一種以有機(jī)半導(dǎo)體作為實(shí)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(diǎn)，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(jī)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(jī)光伏器件的制造成本大幅提高，不利于機(jī)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(dāng)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(jī)光伏器件中的應(yīng)用。
東華大學(xué)先進(jìn)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(shí)現(xiàn)了免ITO有機(jī)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(jī)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(jī)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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