有機(jī)光伏電池具有低成本、易于大面積制備的特點。由于可更加高效地利用太陽光，具有串聯(lián)疊層構(gòu)型的有機(jī)太陽能(10.070, 0.18, 1.82%)電池在實現(xiàn)高光電能量轉(zhuǎn)化效率(光伏效率)方面具有突出優(yōu)勢。其中，用于連接前、后子電池的隧道結(jié)同時承擔(dān)透光、電荷收集、阻擋溶劑等功能，對光伏效率具有重要影響。構(gòu)建高性能的隧道結(jié)是有機(jī)光伏電池方向的挑戰(zhàn)之一。

近期，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室研究員侯劍輝課題組發(fā)現(xiàn)，在電子束蒸發(fā)二氧化鈦的過程中，金紅石相的二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)薄膜。該薄膜不僅均勻致密，還具有較好的耐酸性。因此，聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)可通過溶液法在其表面形成光滑、致密的薄膜。進(jìn)一步，課題組通過精確控制補氧速率，有效調(diào)節(jié)了沉積物的化學(xué)組成、電子能級、相對介電常數(shù)和摻雜密度。在最佳條件下，基于e-TiO1.76//PEDOT:PSS隧道結(jié)的疊層有機(jī)太陽能電池的光伏效率超過了20%。

相關(guān)成果發(fā)表在《焦耳》上。研究得到國家自然科學(xué)基金委、中科院和北京分子科學(xué)國家研究中心的支持。

利用電子束蒸發(fā)法制備的隧道結(jié)制備效率為20.2%的疊層有機(jī)太陽能電池