Forscher des Gwangju Institute of Science and Technology demonstrieren eine verbesserte Leistung von auf Übergangsmetalloxiden basierender organischer Photovoltaik

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Forscher des Gwangju Institute of Science and Technology demonstrieren eine verbesserte Leistung von auf Übergangsmetalloxiden basierender organischer Photovoltaik

Sie erreichen dies, indem sie Rückstände entfernen organische metallbindende Liganden aus den Übergangsmetalloxid-Dünnfilmen, wodurch die Stabilität und Leistung des Geräts verbessert wird

GWANGJU, Südkorea, 18. Oktober 2022 /PRNewswire/ — Die Nutzung der Kraft der Sonne und deren Umwandlung in Elektrizität unter Verwendung von Photovoltaik-Solarzellen ist einer der wichtigsten Anwärter auf die Bekämpfung der aktuellen Energiekrise. Zu diesem Zweck haben Forscher organische Photovoltaik (OPVs) mit Übergangsmetalloxid (TMO)-Dünnschicht-Grenzflächen als kostengünstige Alternative zu kommerziellen Silizium-Solarzellen entwickelt. OPVs sind bekannt für ihre hervorragenden photochemischen Eigenschaften und ihre kostengünstige Massenproduzierbarkeit. Die TMO-Schicht leidet jedoch häufig an einer verschlechterten elektrischen Leitfähigkeit aufgrund der Anwesenheit von verbleibenden organischen metallbindenden Liganden, die während ihrer Synthese erzeugt werden. Dies schränkt die OPVs stark daran ein, ihr volles Potenzial auszuschöpfen.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Kwanghee Lee vom Gwangju Institute of Science and Technology, Korea, hat einen Weg gefunden, diese Herausforderung zu meistern. Das Team demonstrierte einen einfachen und effektiven Weg, um die restlichen organischen metallbindenden Liganden aus Molybdänoxid (MoOx)-Vorläufer bei Raumtemperatur unter Verwendung einer Technik, die als „anioneninduzierte katalytische Reaktion“ (ACR) bezeichnet wird. Dieser Durchbruch wurde am 25. Juni 2022 online verfügbar gemacht und in Band 32, Ausgabe 35 der Zeitschrift veröffentlicht Fortschrittliche Funktionsmaterialien an 25. August 2022.

Auf die Frage nach den Gründen für die Studie sagt Prof. Lee: „Während OPVs mit TMO-Dünnfilmen auf Leistungsumwandlungseffizienzen von bis zu 19 % zusteuern, wirken die organischen metallbindenden Liganden, die nach der Sol-Gel-Synthese zurückbleiben, wie ein zweischneidiges Schwert und helfen bei der Bildung der TMO-Dünnfilme auch ihre Eigenschaften verschlechtern. Daher wollten wir einen Weg finden, um die unerwünschten Liganden nach dem Syntheseprozess zu eliminieren.

Dementsprechend stellte das Team einen TMO-Dünnfilm unter Verwendung einer organischen Liganden enthaltenden ionischen Verbindung und eines MoO herx-basierten Vorläufer durch Einführung von ACR neben den Hydrolyse- und Kondensationsschritten, die während des Sol-Gel-Verfahrens stattfinden. Röntgenanalyse und Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie zeigten, dass ACR eine starke elektrostatische Abstoßung über Anionen auf niedrigem Niveau induzierte, was den Hydrolyseprozess beschleunigte und zu einer schnellen Entfernung der metallorganischen Bindungsliganden bei Raumtemperatur führte.

Das Team bereitete dann eine invertierte OPV-Konfiguration unter Verwendung des von ACR abgeleiteten MoO vorx dünner Film, um seine elektrischen Eigenschaften zu testen. Zu ihrer Freude beobachteten sie eine 20-fache Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit des Films zusammen mit einer hervorragenden Einstellbarkeit der Austrittsarbeit im Vergleich zu reinem MoOx. Darüber hinaus zeigte die invertierte OPV-Konfiguration eine um 17,6 % verbesserte Effizienz, wobei über 70 % der anfängliche Wirkungsgrad für bis zu 100 Stunden beibehalten wurden.

Diese neuartige Strategie könnte nicht nur einen für die Kommerzialisierung erforderlichen überlegenen Licht-zu-Strom-Umwandlungswirkungsgrad sicherstellen, sondern auch eine energieeffiziente Massenproduktion von OPV-Solarzellen der nächsten Generation ermöglichen. „Davon sind wir überzeugt Die Erkenntnisse aus unseren Erkenntnissen werden neue Horizonte in der Produktion von großflächiger, tragbarer, flexibler und druckbarer Elektronik eröffnen“, schließt ein optimistischer Prof. Lee.

Bezug

DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202204493
Titel der Originalarbeit: Anion-Induced Catalytic Reaction in a Solution-Processed Molybdenum Oxide for Efficient Inverted Ternary Organic Photovoltaics

Tagebuch: Fortschrittliche Funktionsmaterialien

* E-Mail des entsprechenden Autors: [email protected]

Über das Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)

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QUELLE Gwangju Institut für Wissenschaft und Technologie