新方法！金泽大学用可调控分子取向的高效湿法制造太阳能电池

太阳能电池是一种成本效益高的替代能源。有机太阳能电池是这些太阳能电池的一个子类型，它电池内部利用的是有机聚合物。使用这些聚合物可使电池重量轻并增加其柔韧性。

有机太阳能电池可通过两种不同的化学方法生产：干法加工和湿法加工，后者加工方法更快。有几个参数用于评估太阳能电池的效率，其中常用的是光吸收与电荷传输。

有机电池结构的主要问题是：负责光吸收和电荷传输的活性有机层中的分子倾向于面向电池边缘以及向光吸收基底方向移动。

然而，最大限度的增加基板表面的分子数量是使电池的吸收和电导率最大化的关键所在。

科学家已经对干法处理方法进行了改进，以实现这种取向，但湿法处理方法到目前为止是不可能实现这种取向的。由金泽大学的Tetsuya Taima领导的研究小组是第一个成功实现这一目标的研究小组（该科研成果的文章名为“使用湿法加工形成的金属层控制半导体分子的分子取向”）。

图片来源：金泽大学

沉积在PEDOT上的DRCN5T薄膜的2D-GIWAXS图像：（a）PSS基底327不具有CuI缓冲层，（b）PSS基底327具有CuI缓冲层。

他们这一方法的前提是在活性分子和基质之间引入碘化铜（CuI）层。

在他们的研究中，研究人员使用了一种名为DRCN5T的活性分子薄膜，并分别将它们涂覆在CuI / PEDOT：PSS（30 nm）/氧化铟锡（ITO）混合基底上、以及没有CuI层的基底上。然后在两者之间比较了DRCN5T分子中底物与边缘分子的比例。

随后的高分辨率成像显示，含CuI的电池具有10倍高的基板朝向方向的活性分子，以及增强的光吸收。研究人员将这种改变的分子取向归因于DRCN5T和CuI原子之间强烈的化学相互作用。

为了进一步证实这一点，使用了不与CuI相互作用的具有庞大侧链的DRCN5T分子，并且未观察到更高的基板分子朝向比。

这是首例，科研人员有效地证明了使用新的湿法处理方法生产这种高效的有机太阳能电池。除了节省时间外，湿法处理方法还可以产生更大的薄膜面积。

作者总结道：“这种技术有望为未来湿法制备有机薄膜太阳能电池的发展做出巨大贡献。”他们的方法为更快地生产高性能太阳能电池铺平了道路。

原文来自：nanowerk，原文题目：Highly efficient wet-processed solar cells with molecules in the same orientation，由材料科技在线团队编译。