Tính chất Giá trị
Màu Trắng/vàng/xanh da trời
Khối lượng phân tử 143.947 g/mol
Mật độ 2.3 g/cm3 Điểm nóng chảy 1463 oC Chỉ số khúc xạ 2.5166 Năng lượng vùng cấm 3 – 3.8 eV Độ linh động của lỗ trống 71 cm2/Vs Độ dẫn điện 10-7Ω-1 cm-1
3.3. Lớp đệm cathode – Lớp dẫn điện tử
Tương tự như lớp đệm cho điện cực anode, vai trò của lớp đệm điện cực cathode là cải thiện khả năng lựa chọn và tách điện tử.
Các vật liệu thường được dùng để làm điện cực cathode trong pin mặt trời là Au, Pd. Tuy nhiên, sự chênh lệch về thế làm việc giữa điện cực và chất acceptor lớn làm việc lựa chọn và tách hạt tải bị hạn chế. Tương tự, thế làm việc của cathode sẽ ảnh hướng đến các tham số của pin đặc biệt là thế hở mạch. Hiệu suất cực đại có thể đạt được khi thế làm việc của điện cực cathode sắp xếp ngang bằng với mức LUMO của acceptor (tiếp xúc Ohmic). Do đó, các yêu cầu chính để lựa chọn một lớp đệm cho điện cực cathode là:
Vật liệu cung cấp tiếp xúc Ohmic với vật liệu acceptor. Là vật liệu truyền điện tử.
Là vật liệu chặn lỗ trống.
Tương tự, một vật liệu đệm lý tưởng sẽ không làm tăng điện trở nội của linh kiện và truyền qua đối với cấu trúc pin ngược.
Hiện nay, có nhiều vật liệu dùng làm lớp đệm cho điện cực cathode. Những vật liệu phổ biến nhất là: LiF; LiCoO2; Cs2CO3; TiOx; ZnO; ngoài ra còn có các vật liệu hữu cơ. Tuy nhiên, trong công trình nghiên cứu này chúng tôi tập trung vào hai vật liệu nổi bật nhất là TiO2 và ZnO.
3.3.1. Vật liệu TiO2
Titan oxide đã được sử dụng làm lớp đệm cho cả cấu trúc pin truyền thống và cấu trúc pin đảo. Lớp titan oxide vô định hình có thể lắng đọng qua dung dịch dựa trên phương pháp sol-gel không yêu cầu nhiệt độ cao phù hợp cho công nghệ pin mặt trời hữu cơ hữu cơ. Với năng lượng vùng cấm xấp xỉ 3.7 eV, TiO2 có tính chất truyền qua ứng dụng làm lớp đệm cathode cho cấu trúc pin đảo. Mức năng lượng vùng hóa trị và vùng dẫn lần lượt là -4.4 eV và -8.1 eV cho thấy TiO2 không chỉ cung cấp tiếp xúc Ohmic với polymer/fullerence mà còn cho một rào thế cao đối với lỗ trống. Hơn nữa, độ linh động của điện tử trong TiO2 vô định hình vào khoảng 1.7x10-4 cm2V-1s-1, cho thấy TiO2 là chất dẫn điện tử.