高等学校化学学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (7): 20230078.doi: 10.7503/cjcu20230078
吴江1,2, 李右占1,2, 刘鹤2,3, 付莹莹2, 谢志元1,2()
收稿日期:
2023-02-22
出版日期:
2023-07-10
发布日期:
2023-04-18
通讯作者:
谢志元
E-mail:xiezy_n@ciac.ac.cn
基金资助:
WU Jiang1,2, LI Youzhan1,2, LIU He2,3, FU Yingying2, XIE Zhiyuan1,2()
Received:
2023-02-22
Online:
2023-07-10
Published:
2023-04-18
Contact:
XIE Zhiyuan
E-mail:xiezy_n@ciac.ac.cn
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摘要:
近年来, 新型活性层材料的发展和对活性层形貌的精确调控极大地促进了有机光伏电池(OPV)的发展, 在实验室制备的小面积OPV的能量转换效率(PCE)已经超过19%. 然而, 面向未来商业化应用的高效且稳定的大面积OPV模组的制备仍然面临诸多挑战, 因此相关研究受到广泛关注. 本文采用低成本的红外纳秒激光器刻蚀和图案化制备了大面积OPV模组, 与通常采用飞秒激光器进行烧蚀相比, 该方法可大幅降低设备和维护成本; 研究和优化了各功能层的激光加工参数, 降低了对ITO透明电极的损伤; 利用底层ITO的热效应实现了对红外光吸收较弱的中间有机层的烧蚀; 最后, 制备了有效面积为28 cm2, 几何填充因子(GFF)超过93%的OPV模组, 能量转换效率达到14.33%. 本工作研究了利用低成本纳秒激光器辅助制备高GFF大面积OPV模组的方法, 有利于促进大面积OPV模组的研究和产业化应用.
中图分类号:
TrendMD:
吴江, 李右占, 刘鹤, 付莹莹, 谢志元. 红外纳秒激光辅助制备大面积有机光伏电池模组. 高等学校化学学报, 2023, 44(7): 20230078.
WU Jiang, LI Youzhan, LIU He, FU Yingying, XIE Zhiyuan. Infrared Nanosecond Laser Assisted Preparation of Large-area Organic Photovoltaic Module. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(7): 20230078.
Fig.1 Chemical structures of organic photovoltaic materials and solvent used in the study(A), schematic diagrams of the proposed large⁃area OPV module(B) and section structure of the large⁃area OPV module(C)
Fig.2 Metallographic microscopy images of ITO prepared under different pulse energies and spatial overlap degree of two adjacent pulsesThe bottom figures are representative 3D images measured by optical profilometer.
Process | v/(mm·s‒1) | f/kHz | OL degree(%) | P/W | E/μJ |
---|---|---|---|---|---|
P1 | 2000 | 300 | 60 | 20 | 67 |
P2 | 8000 | 500 | 20 | 12 | 24 |
P3 | 4000 | 400 | 50 | 12 | 30 |
Table 1 Laser parameters for P1, P2, and P3*
Process | v/(mm·s‒1) | f/kHz | OL degree(%) | P/W | E/μJ |
---|---|---|---|---|---|
P1 | 2000 | 300 | 60 | 20 | 67 |
P2 | 8000 | 500 | 20 | 12 | 24 |
P3 | 4000 | 400 | 50 | 12 | 30 |
Fig.5 Photo of large⁃area OPV module(A), the illuminated current density⁃voltage curve of the OPV module under 100 mW/cm2 simulated solar light(B), the photocurrent mapping of the OPV module measured under a bias voltage of 0.1 V(C), and metallographic microscopy image of the dead area(D)
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