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編者按：有機(jī)太陽(yáng)能電池將光轉(zhuǎn)化為電流。為了提高太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性專家們提出將連接電極和活性層的金屬氧化物中間層與改性有機(jī)染料摻雜，制備了一種有機(jī)染料。它與氧化鋅層中的鋅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，在陽(yáng)光下，這種被稱為羥基 PBI的有機(jī)染料會(huì)將電子注入氧化鋅中間層，從而提高其導(dǎo)電性。

有機(jī)太陽(yáng)能電池是由廉價(jià)而豐富的材料制成，但其效率和穩(wěn)定性仍然落后于硅基太陽(yáng)能電池。一個(gè)中德科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種提高有機(jī)太陽(yáng)能電池導(dǎo)電性的方法，從而提高了它們的性能。該論文發(fā)表在《Angewandte Chemie》雜志。

有機(jī)太陽(yáng)能電池將光轉(zhuǎn)化為電流。電池的心臟是由特殊設(shè)計(jì)的有機(jī)分子構(gòu)成的活性有機(jī)層。在這里，電子和空穴，電子的正極對(duì)應(yīng)物，由光產(chǎn)生，并移動(dòng)到電極上形成電流。有機(jī)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是材料類型的匹配。

電極由無(wú)機(jī)材料制成，但活性層是有機(jī)的。為了連接這兩種材料，在許多有機(jī)細(xì)胞類型中引入了金屬氧化物夾層。但在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，所得到的電導(dǎo)率并不是最優(yōu)的。

科學(xué)家們將連接電極和活性層的金屬氧化物中間層與改性有機(jī)染料摻雜，制備了一種有機(jī)染料。它與氧化鋅層中的鋅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，在陽(yáng)光下，這種被稱為羥基 PBI的有機(jī)染料會(huì)將電子注入氧化鋅中間層，從而提高其導(dǎo)電性。

對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池組裝時(shí)，使用倒置體異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)玻璃氧化銦錫(ITO)電極,氧化鋅層摻雜羥基PBI染料,活性層的聚合物作為有機(jī)分子電子供體和受體,另一個(gè)金屬氧化物夾層,一個(gè)鋁電極作為正極。這種結(jié)構(gòu)被稱為是一種最先進(jìn)的有機(jī)太陽(yáng)能電池，它實(shí)現(xiàn)了最高15%的功率轉(zhuǎn)換效率。

值得一提的是，層間摻雜有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1)轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了近16%

2)染料摻雜的氧化鋅中間層也比未摻雜的氧化鋅中間層更加穩(wěn)定。

研究人員認(rèn)為，重要的是將PBI染料改性為羥基PBI形式，從而與鋅離子形成緊密的絡(luò)合物。只有這樣，無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化結(jié)構(gòu)才能與活性物質(zhì)形成良好的接觸。 

原標(biāo)題：如何提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性？