硫氰酸铜(CuSCN)作为空穴传输层在有机光电子器件中得到了广泛的应用。然而,作为配位聚合物,其溶液处理并不简单;典型工艺要求硫化物基溶剂与Cu(I)强烈相互作用。在此,来自泰国和日本的研究人员使用抗溶剂,特别是丙酮(Ace)或四氢呋喃(THF)清洗CuSCN HTL的简单步骤可以显著增加有机光伏(OPV)电池的短路电流(J sc)和填充因子(FF)。该处理导致平均功率转换效率(PCE)从基于未处理CuSCN的OPV器件的8.18%增加到基于Ace和THF处理的CuSCN HTL的电池的9.16%和9.25%。相关论文以题目为“Antisolvent treatment of copper (I) thiocyanate (CuSCN) hole transport layer for efficiency improvements in organic solar cells and light-emitting diodes”发表在Journal of Materials Chemistry C期刊上。 论文链接: https://pubs./en/content/articlelanding/2021/tc/d1tc02897a 空穴传输层(HTL)的基本功能是增强空穴的注入/引出,以及同时阻断阳极和活性层之间的电子。一个有效的HTL通常需要两个重要的特性:高光学透明度以最大化光子捕获或活性层的光发射,以及良好匹配的能级以最小化电阻和界面复合造成的能量损失。PEDOT:PSS由于其溶液可加工性、相对较高的透明度(80–87%)和较大的功函数(E5.1 eV),长期以来一直是光电器件中的标准HTL。 尽管广泛使用,PEDOT:PSS仍有缺点,例如其酸性可能对相邻层有害,并且缺乏电子阻挡能力,从而导致效率损失。在PEDOT:PSS替代品中,硫氰酸铜(CuSCN)是一种具有p型半导体特性的配位聚合物,已成为广泛光电应用(包括各种太阳能电池结构和有机发光二极管(OLED))的最有前景的HTL之一。CuSCN薄膜可以使用简单的溶液处理路线沉积,并表现出良好的性能,包括可见光范围内的高透过率(498%)、优异的空穴迁移率,以及空穴传输/电子阻挡性能的合适能量排列(价带最大值或VBM约为5.5 eV,导带最小值或CBM约为2 eV).随着CuSCN的广泛应用,进一步改进CuSCN的性能以及由此产生的设备可能会带来广泛的影响。 为此,溶剂工程是控制CuSCN薄膜性能的一个重要工具。重要的是,CuSCN不溶于普通溶剂;其优点是处理过程与有机半导体的处理过程高度兼容,有机半导体通过正交有机溶剂处理。CuSCN通常由二丙基硫醚(DPS)或二乙基硫醚(DES)沉积而成。已经尝试寻找替代溶剂,如氨水、二甲基亚砜(DMSO)、或混合乙腈-DPS;然而,DES仍然是标准溶剂,因为它具有CuSCN的高溶解度、无腐蚀性和良好的成膜性能。(文:爱新觉罗星) 图1。AFM图。 图2(a) PTB7 Th聚合物供体和PC 71 BM富勒烯衍生物受体的化学结构。(b) OPV单元的示意图设备结构。(c) OPV电池不同层的能量图。(d) 基于CuSCN HTL的OPV电池在不同抗溶剂处理下的电流密度-电压(J-V)特性。(e)外部和内部量子效率(EQE和IQE)光谱。(f) 可见光范围内EQE和IQE光谱的特写。 图3. (a)用于OLED器件的的化学结构。(b) OLED器件中不同层的能量图。(c) 和(d)分别为电流密度(J)和亮度(L)与电压(V)。(e–g)外部量子效率(EQE)、功率效率(PE)和电流效率(CE)分别作为L的函数。 |
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