科學新知：2022 Adv. Funct. Mater., 如何提高有機光伏電池於水下的穩定性?利用對水不敏感的電子傳輸和光敏層
有機光伏(Organic Photovoltaic, OPV)為第三代光伏技術，由於其具備製造容易、成本低、加工性能好等優點，近年受到許多關注，且應用於許多領域。Adv. Funct. Mater.於2022年發表一篇研究，由於浸水所導致OPV性能的下降是阻礙其商業化的障礙之一。此處研究團隊利用結合奈米顆粒二氧化鈦(np-TiO2)電子傳輸層(ETL)與全聚合物本體異質結(BHJ)光活性層，來賦予OPV有更好的耐水性，且表現比常用的氧化鋅(ZnO)ETL或聚合物：小分子BHJ混合物還好。並且聚合物供體/受體首先被證明比小分子對應物對浸水性有更好的應對。
因此，在所研究的BHJ系統中，全聚合物共混物在浸水後的吸光度損失最低。此外，結果可發現：
- 將TiO2 ETL的結構從平面調整為奈米粒子，可有效地增強ETL/BHJ界面的黏附力，防止物理分層。
- np-TiO2/全聚合物共混物（半電池）被證明在被水浸下具有出色的穩定性，即形態和電荷載流子轉移不變，且整個電池的效率沒有變化。
這項研究證明了全聚合物共混物和np-TiO2 ETL擁有巨大潛力，可以提高在高濕度環境甚至浸水環境下未封裝OPV耐久性。
（左）如圖所示，基於 N2200 的 BHJ 器件與不同的聚合物供體配對的 J-V 特性。 （右）對應的設備結構。
使用平面 ZnO ETL 和 np-TiO2 ETL 製造的器件的 EQE 光譜。
(a) 使用平面 ZnO 或 np-TiO2 作為 ETL 的 PBDB-T-2F:PY-IT 器件的 J-V 特性。 (b) 使用具有 1% CN 添加劑的 np-TiO2/PBDB-T-2F 和 (c) 沒有 CN 添加劑的新鮮和老化器件的 J-V 特性。 將老化的半電池浸入水中 10 小時。
本文關鍵字：有機光伏、Organic Photovoltaic、異質結、bulk heterojunction、浸水、water immersion、太陽光模擬器、solar simulator、sun simulator、量子效率、Quantum Efficiency
