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通过二极化苝衍生物调控TiO?(110)/有机空穴传输层界面能级

DOI：10.1088/2516-1075/aada95 期刊：Electronic Structure 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们的光电子能谱研究表明，在沉积9-(双-(对叔辛基苯基)氨基)-苝-3,4-二羧酸酐(BOPA-PDCA)后，TiO2(110)的功函数最高可降低1.5 eV。这一效应归因于TiO2(110)与分子酸酐基团及分子偶极子的化学反应。通过分析薄膜厚度依赖的光电子能谱和亚稳态原子电子能谱数据发现：低覆盖度时BOPA-PDCA的苝骨架几乎平行于衬底表面，而高覆盖度会导致分子取向转变为基本直立状态。对比TiO2(110)与空穴传输材料N,N'-双(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)在有无BOPA-PDCA中间层情况下的能级排列，我们发现该苝衍生物对实现高开路电压的染料敏化太阳能电池具有积极的能级排列调控作用。
作者： Stefanie Winkler，Qian Xin，Chen Li，Satoshi Kera，Klaus Müllen，Nobuo Ueno，Norbert Koch，Steffen Duhm
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究使用二极化苝衍生物对TiO2(110)与有机空穴传输层界面能级排列的调控，重点关注功函数变化、分子取向转变及其对染料敏化太阳能电池性能的影响。

研究成果

BOPA-PDCA在TiO2(110)表面发生覆盖度依赖的取向转变，从平躺态转为直立态，通过化学反应和偶极效应使功函数降低达1.5电子伏特。这改善了与NPB的能级匹配，促进了染料敏化太阳能电池中空穴的高效提取，并为提升器件性能提供了可调谐性。

研究不足

该研究无法区分化学键合与分子偶极矩对功函数降低的具体贡献。实验仅限于模型表面（TiO2(110)），可能无法完全代表实际器件中使用的多晶TiO2。超高真空条件可能无法复现太阳能电池的实际工作环境。

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