Tính chất Giá trị
Màu sắc Trắng
Mật độ 4.23 g/cm3(rutile) - 3.78 g/cm3(anatase)
Khối lượng phân tử 79.866 g/mol
Điểm nóng chảy 1843 oC
Chỉ số khúc xạ 2.488 (anatase)-2.583 (brookite)- 2.609 (rutile)
Độ rộng vùng cấm 3.05 eV
Độ linh động điện tử 1.7x10-4 cm2/Vs
Nếu ta chèn vào 30 nm TiO2 giữa lớp hoạt quang và điện cực Al của pin P3HT:PCBM làm tăng lên đáng kế các tham số của pin như Jsc tăng khoảng 50% và dẫn đến PCE đạt 5% (trước đó pin chỉ đạt 2.3% khi không có lớp đệm) [22]. Vai trò của việc chặn lỗ trống của TiO2 thể hiện rõ ràng qua sự tăng lên của điện trở ký sinh. Bằng phương pháp lắng đọng ở pha lỏng, TiO2 hình thành trên đế ITO cho hiệu suất pin mặt trời cấu trúc đảo là 3.6% lớn hơn 3.1% so với cấu trúc truyền thống [53]. Một vài bài báo đưa ra sự tăng lên đáng kể của hệ số điền đầy trong cấu trúc pin đảo sử dụng TiO2 làm lớp đệm cathode [42].
Hơn nữa, với tính chất điện của TiO2 cải thiện tốt và tăng độ bền của pin ở môi trường ngoài. Lee và đồng nghiệp cho thấy thời gian sống tăng lên hai bậc trong pin mặt trời P3HT:PCBM với 30 nm TiO2 [24]. Ngoài ra do cấu trúc khuyết oxy của TiO2 mà các titanoxide đóng vai trò như một lớp bảo vệ trong môi trường bên ngoài. Một tính năng khác của TiO2 là ngăn chặn sự khuếch tán của điện cực cathode Al vào các lớp hữu cơ làm hiệu suất ít phụ thuộc vào độ chân không khi lắng đọng điện cực nhôm [58].
3.3.2. Vật liệu ZnO
Một vật liệu cũng được sử dụng làm làm lớp đệm cathode khác là ZnO. ZnO là bán dẫn loại n với độ rộng vùng cấm cao có tính chất điện tương đồng với TiO2. Độ rộng vùng cấm của ZnO xấp xỉ 4.1eV và chủ yếu được sử dụng làm lớp đệm cathode trong cấu trúc pin đảo bởi vì sẽ không phù hợp nếu dùng cho cấu trúc truyền thống với yêu cầu xử lý ở nhiệt độ cao để đạt được cấu trúc tinh thể. Cấu trúc pin đảo P3HT:PCBM với điện cực bạc ở trên, lớp đệm ZnO xen giữa ITO và lớp hoạt quang cho hiệu suất quang điện đạt 3% cho thấy tính chất chặn lỗ trống và tách điện tử [54]. ZnO đạt được từ quá trình lắng đọng qua phương pháp quay phủ dung dịch zinc acetate và ủ nhiệt ở 300 độ C trong không khí. Phương pháp Sol-gel cũng có thể được sử dụng để hình thành lớp màng ZnO với nhiệt độ thêu kết ở 350 độ C trong 1h. Hiệu
suất pin đạt được 3.09% qua việc tối đa hóa độ truyền qua của 120 nm thông qua tối ưu hóa nồng độ dung dịch Sol-gel. Bắt đầu từ quá trình lắng đọng dung dịch của lớp mầm ZnO đặc chắc lên đế ITO, với quá trình ủ nhiệt tại 500 độ C, lớp ZnO hình thành cấu trúc que (nanorod) áp dụng vào cấu trúc pin P3HT:PCBM đảo. Hệ số điền đầy của pin với V2O5/Ag làm điện cực anode tăng từ 0.5 lên 0.65% khi sử dụng lớp ZnO cấu trúc que thay cho cấu trúc đặc chắc [47]. Hệ số điền đầy tăng lên cho thấy ZnO cấu trúc nano đã cải thiện tính chất truyền dẫn hạt tải đến điện cực ITO bằng cách tạo ra con đường trực tiếp cho điện tử đến lớp ITO. Thực sự ấn tượng khi fill factor đạt 65% ngay cả khi độ dày lớp hoạt quang trên 450 nm cho phép khả năng hấp thụ quang tốt hơn.