中新网上海新闻8月30日电(许婧)近日，东华大学先进低维材料中心特聘研究员唐正课题组在有机光伏器件领域取得进展，相关研究成果刊于《自然-通讯》，题为“A Transparent Electrode Based on Solution-Processed ZnO for Organic Optoelectronic Devices” (Nat. Commun. 2022, 13, 4387)。

　　该论文第一作者为东华大学硕士生陈志，共一作者为汪洁，第一单位为东华大学先进低维材料中心、纤维材料改性国家重点实验室、材料科学与工程学院。

　　该论文为唐正课题组近一年内在《自然-通讯》发表的第二篇有机光伏技术相关论文。在前期工作中(Nat. Commun. 2021, 12, 6679)，课题组通过研究有机光伏器件工作机理，找到了降低器件电压损失的实验方法，而本项研究则聚焦器件加工工艺，展示了一种全新的溶液制备的透明导电薄膜材料，明确了薄膜导电机制，并通过使用该薄膜材料作有机光伏器件的阴极，实现了器件的去ITO发展，为促进有机光伏技术的市场化方向的发展提供了新的思路。

　　有机光伏器件的透明电极材料主要是氧化铟锡(ITO)，而铟元素是稀有元素，因此，ITO的使用会大幅提高有机光伏器件的制造成本，严重阻碍有机光伏技术的市场化发展。目前常见的，用于替代ITO的透明导电材料有PEDOT:PSS，金属纳米线，掺杂金属氧化物等。然而，这些材料一般在近红外波段具有较强的吸收系数，因此，基于这些透明导电材料的有机光伏器件在近红外波段存在较高的量子效率损失。非刻意掺杂过的金属氧化物半导体材料，如溶胶凝胶法制备的氧化锌(ZnO)薄膜材料，一般在近红外波段具有较高的光学透过率，但是这类材料的导电率过低，因此，无法被用作有机光伏器件的透明电极薄膜。因此，开发性能更为优异的，可以用于替代有机光伏器件中的ITO的透明导电材料对于有机光伏器件市场化发展极为重要。

　　东华大学唐正课题组与苏黎世应用科技大学的Wolfgang Tress教授合作，通过多次沉积法及紫外光掺杂效应，大幅提高了溶胶凝胶法制备的ZnO薄膜的导电率(高至460 S cm-1)，并成功将其用于构建有机光伏器件，实现了免ITO有机光伏器件性能的突破。

　　综上，论文作者开发了一种基于溶液加工ZnO的，具有高导电率和高光学透过率的透明导电薄膜，明确了该薄膜材料的导电机制，并构建了基于该材料的有机光电器件，为提高免ITO有机光伏器件的性能提供了新的思路。该研究工作获东华大学、国家自然科学基金以及上海市科委的资助。

　　先进低维材料中心目前正在积极建设六大研究平台，对接国际学术前沿和国家重大需求开展科技攻关。其中，“智能有机光电研究平台”，立足学校“新型纤维材料”“先进纺织智能制造技术”特色研究领域，专注于“有机近红外光探测器”和“有机光伏电池”等基础应用研究。（完）

 

 

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编辑：许婧