EES：高宽带反射金属纳米粒子电极实现完全溶液处理的大面积有机太阳能电池
2023/6/13 10:35:47 阅读：82 发布者：
1
前言回顾
高反射电极是光电应用中的重要部件，在有机太阳能电池（OSCs）、发光二极管和探测器领域发挥着不可或缺的作用。通常，大多数报道的器件是通过气相沉积方法形成背面电极，如热蒸发或磁控溅射，因为它们具有均匀和紧凑的特性。然而，这些方法不可避免地需要消耗巨大的能量，并且与高通量和大面积制造不兼容。不同的是，溶液处理的顶部电极（STE），包括基于银纳米颗粒（AgNP）的STE，具有成本低效益高和易于制造的优势。然而，制备良好的AgNP电极是非常具有挑战性的，因为它们的反射率低，后处理条件苛刻，以及从纳米材料到体电极膜自下而上的形成机制不清楚。
图1.银纳米粒子的室温合成过程示意图与表征
2
文献简介
有鉴于此，近日，香港大学Wallace C. H. Choy教授、香港科技大学苏海斌副教授等人通过详细阐述沉积和烧结具有不同配体的AgNP的基本原理，提出了选择AgNP理想配体的策略，从而在低温烧结后实现了具有优异电学和光学性能的高堆叠密度的AgNP薄膜。其中，选择的没食子酸（GA）在AgNP合成中起到还原剂和稳定配体的作用，其短链分子结构与AgNP的多次相互作用有利于银在颗粒中的高空间比例和沉积过程中的紧密堆积，与具有其它配体的AgNP薄膜相比，前者更有助于形成具有更高银密度紧密堆叠的AgNP薄膜。
图2.GA配体与AgNP相互作用的示意图与表征
此外，与常用的配体不同，GA可以在低温下分解并从AgNP薄膜中释放，在AgNP的简单烧结过程即可产生相对纯的银膜。结果显示，AgNP电极可以显示出1.6 Ω sq-1的低薄层电阻和92%的高平均反射率，厚度约为300 nm。得益于AgNP电极优越的电学和光学性能，大面积无蒸发OSCs器件（1 cm2）中获得了14.69%的创纪录PCE，明显优于其它全溶液处理的大面积OSCs器件。
图3.器件结构与光伏性能表征
3
文献总结
综上，该工作不仅实现了高质量的溶液处理电极，并将其应用于制备大面积OSCs器件之中，有助于后续的工业化生产。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》上，题为“A Bottom-up Understanding of the Ligand-dominated Formation of Metallic Nanoparticle Electrodes with High Broadband Reflectance for Enabling Fully Solution-processed Large-area Organic Solar Cells”。
本文关键词：有机太阳能电池，银纳米颗粒，溶液处理电极，大面积器件。
转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
