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二氧化钛为电子架桥提升有机太阳电池性能

Bridging for electrons bytitanium dioxide to enhance performance of organic solar cells

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【作者】 张雅慧王艳周张力栗军帅

【Author】 ZHANG Ya-hui;WANG Yan-zhou;ZHANG Li;LI Jun-shuai;School of Physical Science & Technology, Lanzhou University;

【通讯作者】 栗军帅;

【机构】 兰州大学物理科学与技术学院

【摘要】 有机太阳电池活性层内激子扩散长度有限,改善激子分离并减少电子-空穴复合是提升有机太阳电池性能的关键。因此,一种简单的策略被提出,即在有机太阳电池活性层中添加锐钛矿二氧化钛纳米颗粒作为电子桥提升有机太阳电池性能。实验结果表明,添加适量(1.0 wt%)的锐钛矿二氧化钛纳米颗粒后,有机太阳电池的光电转换效率从2.11%提升到3.14%,提高了约48.8%。进一步的研究表明,电池性能的改善主要归功于添加的锐钛矿二氧化钛纳米颗粒产生的电子桥效应,增强了电池内的激子解离与光捕获,同时减少了电子-空穴复合,从而提升了器件性能。

【Abstract】 Improving exciton separation and reducing electron-hole recombination is key for organic solar cells(OSCs) to achieve high performance because of the limited exciton diffusion length in the normally employed active layers. Thus, a simple strategy of bridging for electrons by adding anatase titanium dioxide nanoparticles(TiO2 NPs) in the active layer is proposed to enhance the performance of OSCs. It was found that ~ 48.8% increase in power conversion efficiency(PCE), i.e., from 2.11% to 3.14% can be achieved after adding an appropriate amount(1.0 wt%) of anatase TiO2 NPs. Further investigation confirms that the PCE improvement is mainly attributed to the enhanced exciton separation and reduced electron-hole recombination benefiting from the electron bridge effect played by the added anatase TiO2 NPs.

【基金】 甘肃省自然科学基金资助项目(No.20JR10RA611);中央高校基本科研业务费专项资金资助(No.lzujbky-2017-178和lzujbky-2017-181)
  • 【文献出处】 功能材料与器件学报 ,Journal of Functional Materials and Devices , 编辑部邮箱 ,2021年02期
  • 【分类号】TM914.4
  • 【下载频次】71
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