研究人员开发用于稳定有机太阳能电池的Ir/IrOx电子传输层

近年来，有机太阳能电池(OSCs)的器件效率有了显着提高，但稳定性不理想制约了未来的商业化进程。

倒置器件结构已被广泛采用以提高OSC的器件稳定性。然而，最常用的电子传输材料氧化锌(ZnO)具有光催化活性，在连续光照下会加速活性层的分解，进而导致器件性能下降。因此，开发新的电子传输材料对于利用高效稳定的OSCs至关重要。

近日，中国科学院国家纳米科学中心(NCNST)周慧琼教授课题组开发出一种新型电子传输材料Ir/IrOx，可增强OSCs的稳定性。该研究在线发表在NatureCommunications上。

周教授课题组针对OSCs的稳定性开展了一系列研究。通过将有机电子传输材料PFN-Br掺入ZnO层中，可以调节界面层的表面能，从而提高器件稳定性(JournalofMaterialsChemistryA)。此外，聚天冬氨酸(PASP)膜沉积在ZnO膜上以抑制光照引起的降解，从而提高有机太阳能电池的稳定性。(材料化学杂志C)。

在本研究中，利用温和胶体溶液法制备的Ir/IrOx纳米粒子代替普通的ZnO层作为有机太阳能电池中的电子传输材料。

得益于合适的功函数、纳米级的异质表面能量分布和优化的光场，与ZnO基器件相比，Ir/IrOx基器件表现出更有效的电荷提取和抑制的电荷复合，从而提高了器件性能。

由于没有光催化，沉积在Ir/IrOx薄膜上的活性层表现出更稳定的成分分布和形貌，延长了Ir/IrOx基器件在惰性气氛、热老化和最大功率点下的寿命(MPP)跟踪条件。特别是，基于Ir/IrOx的器件在热老化下的T70寿命超过10,000小时。

此外，Ir/IrOx基器件在-40℃至85℃的紫外线照射和热循环下具有更好的稳定性，说明了Ir/IrOx的OSC在极端环境下的巨大潜力。

“Ir/IrOx适当的光电特性和光催化惰性使我们能够研究OSC中光诱导降解的机制，最终实现在各种老化条件下增强的器件稳定性，”周教授说。“我们设想我们的结果也有助于专注于OSC内在稳定性的相关工作。”