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我国学者在聚合物太阳电池领域取得系列进展
日期:2018-11-27 15:32:13稿件来源:国家自然科学基金委员会
      

       在国家自然科学基金项目(项目编号:91633301、21520102006、21822505)等资助下,我国学者在聚合物太阳能电池研究中取得重要进展。研究成果以“Fine-tuning of the Chemical Structure of Photoactive Materials for Highly Efficient Organic Photovoltaics”(精确调节光伏材料化学结构实现高效有机光伏器件)为题,于2018年10月22日发表在Nature Energy(《自然・能源》)上。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41560-018-0263-4

  聚合物太阳能电池具有制备成本低、光电特性易调节、可实现半透明以及可制成大面积柔性器件的优点,具有潜在的应用前景,近年来成为国内外研究的热点。华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室研究人员已发展了一系列基于酰亚胺功能化的苯并三唑(TzBI)共轭聚合物,成功制备了光电转换效率超过10%的单节全聚合物太阳能电池、以及效率超过11%的叠层全聚合物太阳能电池,所取得的系列研究成果多次成为当时国际上最好的成果之一。

  最近,该实验室的黄飞教授和应磊研究员与德国埃尔朗根-纽伦堡大学的李宁博士合作,通过设计聚合物给体材料,实现了面积为1cm2(实验室原型器件面积一般为0.05cm2)聚合物太阳能电池的认证光伏效率超过12%,且该器件具有优异的长时间性能稳定性。这一研究从聚合物给体材料的化学结构微调控着手,通过发展新型TzBI聚合物电子给体,与非富勒烯电子受体匹配制备太阳能电池,研究了这类聚合物光伏材料的分子结构精细调控对太阳能电池的光学、电学、聚集特性、以及开路电压损失的影响机制,为合理设计有机聚合物光伏材料实现高效光电转换效率提供了新思路。这一研究结果对于聚合物太阳能电池的实际应用具有重要意义。


图1. 聚合物电子给体分子结构、聚合物太阳能器件光伏特性曲线、器件光照寿命测试和电池样机


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