有機光伏電池具有低成本、易于大面積制備的特點。由于可更加高效地利用太陽光，具有串聯(lián)疊層構(gòu)型的有機太陽能(10.070, 0.18, 1.82%)電池在實現(xiàn)高光電能量轉(zhuǎn)化效率(光伏效率)方面具有突出優(yōu)勢。其中，用于連接前、后子電池的隧道結(jié)同時承擔透光、電荷收集、阻擋溶劑等功能，對光伏效率具有重要影響。構(gòu)建高性能的隧道結(jié)是有機光伏電池方向的挑戰(zhàn)之一。

近期，中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室研究員侯劍輝課題組發(fā)現(xiàn)，在電子束蒸發(fā)二氧化鈦的過程中，金紅石相的二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)薄膜。該薄膜不僅均勻致密，還具有較好的耐酸性。因此，聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)可通過溶液法在其表面形成光滑、致密的薄膜。進一步，課題組通過精確控制補氧速率，有效調(diào)節(jié)了沉積物的化學組成、電子能級、相對介電常數(shù)和摻雜密度。在最佳條件下，基于e-TiO1.76//PEDOT:PSS隧道結(jié)的疊層有機太陽能電池的光伏效率超過了20%。

相關(guān)成果發(fā)表在《焦耳》上。研究得到國家自然科學基金委、中科院和北京分子科學國家研究中心的支持。

利用電子束蒸發(fā)法制備的隧道結(jié)制備效率為20.2%的疊層有機太陽能電池