中国科学技术大学马昌期/骆群团队-有机太阳电池 | Nature Photonics

反式有机太阳能电池具有商业化吸引力。然而，功率转换效率(PCE) 仍然落后于传统架构的电池。基于此，中国科学技术大学Bowen Liu，马昌期/骆群&芬兰图尔库奥博学术大学Ronald Österbacka团队提出了一种新方法，提高结构倒置非富勒烯有机太阳能电池的性能和稳定性，相关成果发表于国际顶级期刊Nature Photonics杂志。

使用原位衍生的无机 SiOxNy 钝化层，该层通过在常用的 ZnO 传输层顶部的环境大气中固化溶液沉积的全氢聚硅氮烷薄膜而形成。ZnO的氧空位和悬空键在光活性层中形成掺杂区，由于该区域内光生空穴的复合增强而导致光电流损失。优化的SiOxNy 中间层通过形成Zn-O-Si 键有效地钝化了ZnO 表面缺陷，导致掺杂区消失。同时，SiOxNy诱导非富勒烯受体在电子接触附近优先积累，这也有利于电荷提取。

两种效应的结合可提高光电流密度和PCE，使用PM6:L8-BO 作为光活性层，活性面积为5.77 mm2 和 100.17 mm2 的电池的认证 PCE值分别为 18.49% 和 18.06%。重要的是，含有无机SiOxNy 的电池在白光照射下显示出24,700 小时的估计 T80 寿命（其中 T80 是 PCE 降至其初始值的80% 所需的时间），相当于使用寿命超过16 年。结果强调了这种方法在高效稳定的倒置有机太阳能电池实际应用中的潜力。

图1: 基于全氢聚硅氮烷perhydropolysilazane，PHPS溶液沉积及随后空气固化，实现用于倒置有机太阳电池Organic solar cells，OSCs的原位衍生SiOxNy。

图2: ZnO、SiOxNy和Y6之间相互作用。

图3:具有SiOxNy钝化电传输层electron transport layer，ETL的倒置有机太阳电池OSC性能。

图4: SiOxNy 有机太阳电池OSC的电子性质。