【材料】基于准p-n结的高效有机-硅异质结太阳能电池

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利用有机半导体材料多样化、性能易调控、柔性、方便加工和成本较为低廉特点，与传统的无机半导体如硅相结合，可以构筑高性能低成本的光电子器件。苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM)孙宝全教授课题组，利用商业化的导电高分子聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐导电聚合物(PEDOT:PSS)这种高透明度、丝网印刷导电墨水，沉积到n型硅(n-Si)形成的硅异质结太阳能电池，实现了效率超过14%的太阳能电池。该课题组通过在PEDOT:PSS上引入小分子有机物HAT-CN，对PEDOT:PSS的功函数进行提升，使其在与n-Si形成的异质结区诱导产生强的反型层，实现了准p-n结结构。基于有机-硅异质结电池是在低于150 oC的条件下形成准p-n结，可以简化目前硅电池的制备工艺，同时结合目前快速发展的有机半导体材料，这对高效-低成本电池的制备提供了新思路。

合作单位和李永舫院士为该异质结有机-硅异质结器件提供了重要背场接触的材料PDIN，这种材料可以在硅和金属铝之间大幅度降低接触势垒。准p-n结的形成增强了电池的内建电势和势垒，这对降低载流子复合，增加开路电压效果显著。此外，该准p-n结是通过非掺杂方式诱导产生，与常规p-n结电池相比，在发射层内的少数载流子扩散长度有十倍的提高，这非常有利于对光子的吸收利用。

这一研究成果发表于《ACS Nano》上。

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b05732

原文标题：High Performance Nanostructured Silicon–Organic Quasi p–n Junction Solar Cells via Low-Temperature Deposited Hole and Electron Selective Layer

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