透明电极界面加装分子锁扣提效

IT时代网10月27日消息，中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队提出一种分子锁定新策略，在有机太阳能电池的透明电极与界面修饰分子之间加上化学锁扣，同步提升器件效率与长期稳定性。基于该策略，15.6平方厘米孔径面积的有机太阳能组件有效面积效率超过18.8%，相关成果发表于《焦耳》。

有机太阳能电池具备柔性、轻质、低成本与大面积制造潜力，实验室小面积单结器件光电转换效率已超过20%，但从实验室走向商业化组件仍有一个关键瓶颈：商用透明导电电极氧化铟锡，与超薄界面修饰材料膦酸自组装单分子层之间的界面不够稳定。

研究人员先在商用氧化铟锡表面真空镀上一层含铟和氯的中间层，经紫外臭氧处理形成含氯界面，再通过热退火触发自组装单分子层与中间层的配体交换反应：氯离子作为牺牲离去基团，与膦酸基团释放的氢结合成氯化氢挥发掉，推动形成牢固的铟—氧—磷三点配位网络，原本松散、不亲和的界面被改造成密集的锚定模板，让修饰分子近乎完整地铺成单层。

多种测试与分子模拟显示，该中间层能抑制修饰分子团聚、让覆盖更均匀、改善电极能级匹配，并增强耐溶剂冲洗与热老化能力，对多种膦酸类自组装单分子层材料具有通用性。基于这一界面的实验室小面积有机太阳能电池效率达到20.4%，平均效率19.9%。

稳定性方面，封装小器件在最大功率点连续工作2000小时后仍保持超过85%的初始效率，组件在连续光照600小时后保持超过95%，75℃热老化1000小时后保持超过90%。

注：本文配图由AI生成，文中包含AI辅助创作的内容。

编辑：林一舟