襯底的表面性質對調節涂覆在頂部的活性層的形貌以及溶液處理的有機光伏 (OPV) 電池中由此產生的光電性質起著至關重要的作用。然而，目前關于襯底表面自由能 (γS) 與活性層薄膜形貌之間關系的研究仍然很膚淺。
在這里，中科院化學所侯劍輝教授提出了一種通過將 NiO 納米粒子摻入商業 PEDOT:PSS 空穴傳輸層 (HTL) 來調節 γS 的有效方法。此外，系統地進行成膜過程和形貌表征，以定量建立表面能、液體前體膜長度、成膜動力學和形貌之間的關系。
文章要點
1）結果表明，增加基底的 γS 可以延長液體前體膜的長度，延長相分離時間，并提高活性層的結晶性。因此，基于 PEDOT:PSS:NiO HTL 和 PBQx-TCl:eC9-2Cl 活性層的刮刀涂覆 1.03 cm2 OPV 電池的 PCE 達到了創紀錄的 18.70%（經中國計量科學研究院認證為 18.51%）；制造的 23.60 cm2 OPV 模塊實現了 16.5% 的出色 PCE。
這項工作有助于更深入地了解刮刀涂覆大面積活性層對高效 OPV 電池的界面特性和形態控制。
參考文獻
Jianqiu Wang, et al, Interlayer Surface Energy Control for High-efficiency Printed Organic Photovoltaic Cells, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03670K
