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中科院化學所侯劍輝研究員團隊:能量轉換效率超過14%的厚膜有機太陽能電池
2019-09-29  來源:中國科學化學

  中國科學院化學研究所侯劍輝研究員團隊基于自主研發的中寬帶隙聚合物給體PBDB-T-2Cl,實現了能量轉換效率超過14%,活性層厚度為300nm的單節三元有機太陽能電池。

  近年來,得益于新型材料設計,器件結構優化以及界面工程等諸多手段,有機太陽能電池的能量轉換效率得到了飛速提升,然而,有機光伏器件在實際生產和應用中依然面臨著較大的挑戰。其中,構筑高效率厚膜器件是實現工業應用中適合大面積加工的活性層體系的重要途徑之一。當前大多數有機光伏器件采用的是本體異質結型電池結構,最佳能量轉換效率條件下的光活性層厚度為約100 nm左右,并且隨著活性層厚度的增加其光伏性能會大幅度下降,主要表現為電流的有限增加和厚膜器件中因載流子復合加劇而導致的填充因子(FF)下降。因此,提高活性層材料的遷移率和通過形貌調控減小載流子復合是實現具有高效率的厚膜有機太陽能電池的有效途徑。

  最近,中國科學院化學研究所侯劍輝研究員團隊利用自主開發的具有氯取代苯并二噻吩(BDT)的中寬帶隙聚合物給體PBDB-T-2Cl與非富勒烯受體材料BTP-4F(Y6)匹配,在吸收互補和能級匹配的基礎上,通過引入具有較高電子遷移率的富勒烯受體PC61BM作為第三組分制備了三元厚膜器件,在300 nm的活性層厚度下首次實現了超過14%的能量轉換效率,顯示了利用PC61BM構筑高效厚膜三元有機太陽能電池的巨大應用潛力,促進了厚膜太陽能電池的發展。

圖1 能量轉換效率超過14%的厚膜有機太陽能電池

  該研究結果近期在線發表于SCIENCE CHINA Chemistry。論文第一作者為中國科學院化學研究所博士研究生馬麗姣,通訊作者為張少青副教授。

  Citation:Ma L, Xu Y, Zu Y, Liao Q, Xu B, An C, Zhang S, Hou J. A ternary organic solar cell with 300 nm thick active layer shows over 14% efficiency. Sci. China Chem., 2019, 62, DOI: 10.1007/s11426-019-9556-7.

  論文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11426-019-9556-7

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(責任編輯:xu)
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