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单节有机太阳电池效率突破16%

Science China Press

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IMAGE: The J-V characteristics for OSCs based on P2F-EHp:BTPT-4F and P2F-EHp:BTPTT-4F; the chemical structures of active layer components. view more 

Credit: Science China Press

有机太阳电池可通过调节有机半导体材料的分子结构满足不同方面的功能需求,且最终产品可实现便携式、多样化应用,近年来受到学术界和工业界的广泛关注。新型有机光活性材料(包括电子给体和电子受体)的设计与匹配对于有机太阳电池的能量转换效率至关重要。对于电子给体材料而言,较深的最高占据分子轨道(HOMO)能级有利于开路电压的提升。然而,当将这种给体与HOMO能级更浅的受体匹配时,会增加电荷分离的难度。更重要的是,用于增强受体吸光能力的化学策略通常会导致分子聚集能力同步增强,从而影响光活性层的相分离可控性。因此,为了平衡光伏参数,提高能量转换效率,给体-受体组合应同时满足吸收光谱互补、电学能级匹配、薄膜形貌可控等条件。

最近,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室曹镛院士团队自主开发的基于酰亚胺功能化苯并三唑(TzBI)的宽带隙聚合物给体P2F-EHp与非富勒烯受体材料BTPT-4F和BTPTT-4F(或称为Y6)匹配,在吸收互补和能级匹配的基础上,通过进一步的薄膜形貌精细优化,实现了超过16%的能量转换效率,这是文献报道中单节有机太阳电池的最高转换效率记录,展示了PTzBI类聚合物给体的巨大应用潜力。论文第一作者为华南理工大学樊宝兵、张荻非、李美静,通讯作者为黄飞教授和应磊研究员。

该研究结果以“Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。

原文: Fan B, Zhang D, Li M, Zhong W, Zeng Z, Ying L, Huang F, Cao Y. Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells. Sci. China Chem., 2019, DOI: 10.1007/s11426-019-9457-5

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-019-9457-5?slug=fulltext

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