界面强化非富勒烯体系有机太阳能电池的T80寿命超过20年

有机太阳能电池由于它的轻质量、柔性、美观和无毒的特性使得其在在未来能够广泛的应用。在过去的几年年中，得益于新的给体和非富勒烯受体材料的发展，有机太阳能电池的效率从最开始的6%大幅提升了到了16%。然而，有机太阳能电池的稳定性问题使得其在实际的应用仍然面临诸多挑战。因此，探索优化有机太阳能电池的方法，对于提高有机太阳能电池器件的光稳定性具有重要的意义，也是实际应用的迫切需求。

近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室叶轩立教授课题组报道了一种提高高效非富勒烯体系器件稳定性的方法。作者通过C₆₀-SAM修饰氧化锌界面的方法提升了PTB7-Th:IEICO-4F体系稳定性（尤其是光稳定性）。他们发现经过修饰之后的倒装器件不仅能够提升效率还能够大幅提升器件光稳定性。通过对不同衬底的薄膜进行形貌表征后可以看到，PTB7-Th:IEICO-4F共混薄膜在C₆₀-SAM衬底上的形貌更加稳定，这主要因为C₆₀-SAM相比于氧化锌界面低的表面能特性改变了给受体的垂直相分离状况。得益于ZnO/C₆₀-SAM衬底上薄膜形貌的稳定，以及C₆₀-SAM的钝化ZnO表面缺陷的作用。器件载流子的复合和传输性能在长时间光照下影响很小，从而导致器件的效率能够保持稳定。最终，通过对在一个太阳光下照射了2000小时的归一化效率曲线进行拟合，外推T₈₀数值达到34000小时，按照我国每年约1500kWh/(m² year)的太阳辐射量来计算，器件寿命可以达到22年，这是目前已报道的有机太阳能电池稳定性最好的器件之一。

相关研究成果以“Interface-enhanced organic solar cells with extrapolated T₈₀ lifetimes of over 20 years”为题已在线发表在 Science Bulletin期刊上（DOI: 10.1016/j.scib.2019.10.019），其中通讯作者为华南理工大学叶轩立教授，第一作者硕士研究生徐翔。该工作得到了国家重点发展研究计划、国家自然科学基金和中央高校基础研究的经费支持。