Solar Energy：電紡ZnO納米纖維中間層可增強有機光伏器件的性能

DOI:10.1016/j.solener.2019.12.079

近年來，有機光伏（OPV）技術有了顯著的改善，其功率轉換效率已接近混合和無機薄膜光伏技術。在這項工作中，研究者展示了由電紡納米纖維為基礎的電子傳輸層制備的高性能倒置有機光伏電池，性能優于其薄膜同類產品。FTO/ZnOfilm/ZnOnanofibers/PTB7:PC70BM/MoO3/Ag器件是利用不同的ZnO納米纖維為基礎的電子傳輸層（ETL）來改變納米纖維的寬度和厚度，其中采用傳統的靜電紡絲技術來制備納米纖維ETL。結果表明，35nm厚的氧化鋅納米纖維薄膜可以提高電池的短路電流密度（Jsc）和填充因子（FF），從而使其功率轉換效率高達7.6%。由于實現了太陽能電池結構內部電子的直接和連續提取途徑，因此，該技術改進提高了電荷收集效率。結果表明，一維納米纖維電荷提取層的應用是未來高性能光電器件發展的一條有希望的途徑。

圖1.（A）本研究中使用的倒置OPV設備配置。（B）各自的能級圖，顯示了從各層獲得的值。

圖2.（A）靜電紡絲裝置和（B）退火前定向ZnAc/PVA納米纖維的SEM。

圖3.在500℃下（A）未退火、（B）1小時退火、（C）2小時退火和（D）3小時退火制備的納米纖維的SEM圖像。

圖4.（A）FTO基底上的ZnO納米纖維層在500℃退火3小時之前和之后（B）的3D AFM圖像。

圖5.退火3小時前后制備的納米纖維的XRD圖。

圖6.與沒有納米纖維的參照電池相比，具有納米纖維的器件在不同靜電紡絲時間內的JV特性。

圖7.（A）有活性層（PTB7:PC70BM）和（B）無活性層的ZnO納米纖維和納米顆粒的吸收光譜。