短期环境效应及其对有机太阳能电池功能空间均匀性的影响

在此，我们关注不同环境条件下有机光伏器件的诱导降解与空间不均匀性，并排除空穴传输（HT）层的影响。在测试由标准光活性层 P3HT 为给体、与 PCBM 共混为受体的器件时，对未封装器件暴露于干燥空气、干燥空气加光照以及潮湿空气中的情况进行了比较。讨论了其对活性层光物理的影响，以及从整体太阳能电池性能和空间分辨光电流分布角度的器件物理，并通过二极管特性的逐点分析确定所观察行为的起源。结果表明，即使没有广泛使用的吸湿性 HT 层 PEDOT:PSS，湿度仍是具有该结构的有机太阳能电池短期环境降解的主要因素，而不仅仅是常报道的氧气或光照。与先前报道的水致器件降解在空间上均匀、且 Al2O3 岛仅在铝中针孔处氧气渗透时出现不同，我们在本研究中仅观察到湿度暴露后出现的绝缘岛。此外，我们通过激光束诱导电流映射和逐点二极管分析证明，水致性能损失源于暴露器件区域中既有完全未改变的高输出和完整二极管行为的区域，也有严重降解、表现出输出大幅降低且与电压无关的电荷阻断（本质上是绝缘行为）的区域。这表明这是由水通过针孔传输至有机/金属界面、在此形成绝缘氧化物或氢氧化物岛，而有机活性层未受损所致。