- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
掺杂诱导的反向偏压低于1V下工作的倒置小分子有机光电二极管性能提升——迈向成像应用中与CMOS的兼容性
摘要： 有机光电二极管（OPDs）相比传统无机光电探测器具有诸多优势，使其特别适用于成像应用。阻碍其应用的关键挑战之一在于需要与标准CMOS工艺集成。本文报道了一种与CMOS兼容的顶照式倒置小分子双层OPD，具有极低的暗漏电流。该器件采用经[6,6]-苯基C61丁酸甲酯（PCBM）阴极缓冲层（CBL）修饰的氮化钛（TiN）底电极。我们系统地证明，通过掺杂CBL可提升器件在低电压（低于1V反向偏压）下的光响应——在不影响漏电流的前提下，既增大了线性动态范围（LDR），又拓宽了光电二极管的带宽。优化后的器件在-0.5V偏压下仅呈现约6×10?1? A/cm2的暗漏电流，在500nm波长处外量子效率（EQE）达23%，计算得比探测率高达7.15×1012 cm Hz1?2/W（琼斯）。同时该器件在-0.5V偏压下线性动态范围接近140dB，带宽约400kHz。所提出的器件结构完全兼容CMOS工艺，可集成至CMOS读出电路，有望应用于高性能大规模成像阵列。
关键词： 界面工程、掺杂、互补金属氧化物半导体、氮化钛、有机光电二极管、阴极缓冲层
更新于2025-09-23 15:23:52
-
Al(acac)3新型阴极缓冲层助力实现高效、大面积且稳定的半透明有机太阳能电池
摘要： 电极缓冲层在半透明有机太阳能电池（ST-OSCs）中比不透明器件更为关键，因为除了功率转换效率（PCE）外，还需满足平均可见光透射率（AVT）和显色指数（CRI）的额外要求。本文通过温和旋涂结合低温热处理工艺，开发了一种新型阴极缓冲层材料——乙酰丙酮铝（Al(acac)3）。研究表明，Al(acac)3薄膜具有优异的光学特性和适宜的能级结构：10 nm厚度的Al(acac)3薄膜在可见光及近红外区域的吸收率低至1%，透射率高达95%，确保了光活性层的充分吸收并为ST-OSCs提供高显色性；其匹配的能级结构则保障了电子传输与收集过程的顺畅。将该薄膜引入ST-OSCs后，基于PM6:Y6的器件实现了12.41%的效率、25.33%的AVT（370-740 nm波长范围）及94.6的显色指数。值得注意的是，采用Al(acac)3缓冲层的100 mm2大面积ST-OSC器件仍保持11.28%的效率。长期稳定性测试显示，封装器件在连续光照60小时后仍维持初始PCE的60%。结果表明，Al(acac)3是制备高效、大面积且稳定的半透明有机太阳能电池的理想阴极缓冲层材料。
关键词： 半透明有机太阳能电池、阴极缓冲层、稳定性、乙酰丙酮铝、大面积器件
更新于2025-09-23 15:21:01
-
双富勒烯阴极缓冲层助力实现高效稳定的倒置平面钙钛矿太阳能电池
摘要： 富勒烯衍生物（尤其是具有强电子接受能力的[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)）通常作为倒置(p-i-n)平面钙钛矿太阳能电池(iPSCs)中不可或缺的阴极缓冲层(CBLs)，以促进电子传输。然而，iPSC器件中通常仅使用单一富勒烯CBL，导致富勒烯CBL与金属阴极之间存在界面能级失配，从而造成电子传输不足。本研究合成了一种新型双二甲氨基功能化富勒烯衍生物（简称PCBDMAM），并将其作为PCBM之上的辅助富勒烯中间层，构建PCBM/PCBDMAM双富勒烯CBL，使iPSC器件的效率和环境稳定性显著提升。PCBDMAM中间层的引入促进了PCBM与Ag阴极之间界面偶极层的形成，降低了Ag阴极的功函数。基于此，采用PCBM/PCBDMAM双富勒烯CBL的CH3NH3PbI3(MAPbI3)iPSC器件实现了18.11%的最高光电转换效率(PCE)，较单PCBM CBL对照器件(14.21%)大幅提升，创下双富勒烯CBL基iPSC器件的最高纪录。此外，由于PCBDMAM比PCBM具有更高的疏水性，基于PCBM/PCBDMAM双富勒烯CBL的iPSC器件展现出更优的环境稳定性——在无封装条件下暴露于大气环境1440小时后仍保持初始PCE的67%，而单PCBM CBL对照器件仅保持43%。
关键词： 阴极缓冲层，钙钛矿太阳能电池，功函数，界面工程，富勒烯衍生物
更新于2025-09-23 15:21:01