我组在有机太阳能电池的研究中取得了新的进展。有机太阳能电池中，界面材料是实现其高效率、高稳定性的关键材料之一。近日，我组首次将环境友好的离子液体作为界面材料用于反式结构的有机太阳能电池中，获得了10.15%的转换效率。相关工作发表在Journal of Materials Chemistry A, 2015, DOI: 10.1039/C5TA00930H.和Nano Energy, 2015, 13, 275-282, 这是我组有机太阳能电池在界面材料工作上的又一创新。
本研究中，我们在发现离子液体（IL）氯化1-苄基-3-甲基咪唑（BenMeIm-Cl）和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF4）可以用在反式聚合物太阳能电池中作为阴极界面层的基础上，进一步用离子液体修饰ZnO，制备了ZnO/IL复合界面层。将ZnO/IL复合阴极界面层应用到PTB7-Th:PC71BM的反式构型器件中，器件的最高效率达到10.15%。离子液体作为阴极界面层，在ITO表面形成界面偶极，降低了ITO电极的功函，进一步用离子液体修饰ZnO，在ZnO表面形成界面偶极，可降低ZnO的功函，得到具有较低功函的ZnO/IL复合阴极界面层。可见光区的透射光谱、AFM、SKPM、XPS以及表面能等表征证明IL和ZnO/IL均是优良的阴极界面层。另外，我们还发现利用IL与活性层材料表面能的差异，可以将IL与活性层溶液共混，一步法制备反式有机太阳能电池的界面层和活性层，这种自组装的方法简化了器件制备过程。本研究探索了离子液体作为界面材料在有机太阳能电池中的应用，初步解释了离子液体作为界面层的作用机理，进一步揭示了界面层在有机太阳能电池中的重要作用，为相关研究开拓了新思路。
该研究工作获得国家自然科学基金资助。（文/图 于为、黄林泉、傅平）
