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东华大学开发出新型高导电率和高光学透过率透明电极材料

来源：时间：2022-09-02 12:39:08 浏览：2039次

有机光伏材料是指通过光伏作用将太阳能或其他光能直接转换为电能的有机材料。有机光伏电池是一种以有机半导体作为实现光电转换的新型太阳能电池，具有成本低、厚度薄、质量轻、制造工艺简单、可做成大面积柔性器件等优点，具有广阔的发展和应用前景，是新材料和新能源领域主要研究方向之一。

新型透明电极材料

有机光伏器件中的透明电极通常基于氧化铟锡(ITO )，然而铟元素是稀有元素，随着ITO使用需求的增大，有机光伏器件的制造成本大幅提高，不利于机光伏技术市场化发展。因此，寻找可替代的透明电极是当务之急。目前常见的ITO替代材料有导电聚合物、金属纳米线、掺杂金属氧化物等。然而，这些材料通常在近红外波段具有较高的吸收系数，限制了其在有机光伏器件中的应用。

东华大学先进低维材料中心特聘研究员唐正课题组与苏黎世应用科技大学教授Wolfgang Tress合作，通过多次沉积法及紫外光掺杂效应，大幅提高了溶胶凝胶法制备的ZnO(氧化锌)薄膜的导电率(高至460西门子)，并成功将其用于构建器件，实现了免ITO有机光伏器件性能的突破。

研究人员通过电镜和光谱学表征手段，明确了溶胶凝胶法制备的ZnO薄膜在紫外光掺杂作用下导电率的提升，源自ZnO晶体中的氧空位对光生空穴的捕获作用。随后，作者推断氧空位的形成局限于ZnO晶体的表界面处，因此，通过设计多次沉积工艺，制备多层薄膜，提升了ZnO薄膜中的氧空位浓度，在维持了高光学透过率的前提下，提高了其导电率。

研究人员最终将多层ZnO薄膜用作透明电极构建了有机光伏器件。测试结果显示，得益于多层ZnO电极的高导电率以及高光学透过性，基于ZnO的有机光伏器件展现出了优异的，可媲美基于ITO电极的光电转换性能。

相关研究成果A Transparent Electrode Based on Solution-Processed ZnO for Organic Optoelectronic Devices于近日发表于《自然—通讯( nature communications)》。

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