有機(jī)太陽能電池(OSCs)具有成本低、環(huán)保、可加工等優(yōu)點(diǎn)，在柔性和大面積應(yīng)用方面具有巨大的應(yīng)用潛力，近年來受到廣泛關(guān)注。研究人員主要通過新材料合成、器件優(yōu)化以及界面工程等提高OSCs的光電轉(zhuǎn)換效率。其中，界面工程對(duì)提高有機(jī)太陽能電池的光伏性能具有重要作用。對(duì)于傳統(tǒng)金屬及其鹽、納米級(jí)金屬氧化物和有機(jī)電解質(zhì)等界面層，由于其結(jié)構(gòu)特性，很難進(jìn)行性質(zhì)的微調(diào)以匹配不同的活性層體系。因此尋找新的修飾層來優(yōu)化界面層顯得尤為重要。無機(jī)量子點(diǎn)半導(dǎo)體材料由于其高導(dǎo)電性及可溶液處理而在光電器件中具有廣泛的應(yīng)用前景。特別是量子尺寸效應(yīng)和限域效應(yīng)有助于精確地調(diào)節(jié)物理性質(zhì)，如帶隙、吸收光譜和光致發(fā)光特性。近年來，量子點(diǎn)作為一種改性劑被越來越多地用于減少表面缺陷，優(yōu)化接觸，調(diào)節(jié)能級(jí)，提高電導(dǎo)率，從而提高太陽能電池性能。鑒于無機(jī)量子點(diǎn)種類繁多、性質(zhì)可調(diào)，將無機(jī)量子點(diǎn)引入太陽能電池具有廣闊的應(yīng)用前景。

近日，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義團(tuán)隊(duì)采用十八烷基胺為表面配體的CdSe/ZnS (核/殼)無機(jī)量子點(diǎn)作為陰極界面修飾層，以PM6和IT-4F為活性層，PDINO為陰極界面層，同時(shí)提高了開路電壓和短路電流密度，將功率轉(zhuǎn)換效率從13.0%提高到14.6%。量子點(diǎn)合適的尺寸減少了光活性層的表面缺陷，優(yōu)化了光活性層與陰極界面層之間的接觸;量子點(diǎn)較大的偶極矩降低了陰極的功函數(shù)，提高了體系的內(nèi)建電場，促進(jìn)了電荷傳輸，抑制雙分子復(fù)合，從而提高了轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，作為經(jīng)典的太陽能電池材料，量子點(diǎn)產(chǎn)生的激子也可以在IT-4F/QD界面上解離，從而提高器件的光子捕獲能力。結(jié)果表明，量子點(diǎn)修飾的有機(jī)太陽能電池達(dá)到了14.6%的高效率。

為了探究光伏性能顯著提高的機(jī)理，論文先后從形貌分析、電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理、激子解離與重組機(jī)制、電導(dǎo)率、電勢(shì)等方法?？偨Y(jié)了光伏性能顯著提高的主要原因：適當(dāng)尺寸的量子點(diǎn)可以有效減少光活性層表面的缺陷，優(yōu)化光活性層與陰極界面層之間的接觸;具有較大偶極矩的量子點(diǎn)降低了陰極的功函數(shù)，增強(qiáng)了內(nèi)建電場，減少了電荷的復(fù)合，促進(jìn)了電荷的轉(zhuǎn)移;量子點(diǎn)額外吸收的太陽能在IT-4F與量子點(diǎn)界面上分解為載流子也有助于短路電流的增強(qiáng);當(dāng)無陰極界面(僅量子點(diǎn)修飾)時(shí)，器件的性能也有所提高。鑒于無機(jī)量子點(diǎn)的種類繁多，利用其作為界面修飾層開發(fā)高效有機(jī)太陽能電池具有廣闊的發(fā)展前景。