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中科院化学所侯剑辉研究员团队:能量转换效率超过14%的厚膜有机太阳能电池
2019-09-29  来源:中国科学化学

  中国科学院化学研究所侯剑辉研究员团队基于自主研发的中宽带隙聚合物给体PBDB-T-2Cl,实现了能量转换效率超过14%,活性层厚度为300nm的单节三元有机太阳能电池。

  近年来,得益于新型材料设计,器件结构优化以及界面工程等诸多手段,有机太阳能电池的能量转换效率得到了飞速提升,然而,有机光伏器件在实际生产和应用中依然面临着较大的挑战。其中,构筑高效率厚膜器件是实现工业应用中适合大面积加工的活性层体系的重要途径之一。当前大多数有机光伏器件采用的是本体异质结型电池结构,最佳能量转换效率条件下的光活性层厚度为约100 nm左右,并且随着活性层厚度的增加其光伏性能会大幅度下降,主要表现为电流的有限增加和厚膜器件中因载流子复合加剧而导致的填充因子(FF)下降。因此,提高活性层材料的迁移率和通过形貌调控减小载流子复合是实现具有高效率的厚膜有机太阳能电池的有效途径。

  最近,中国科学院化学研究所侯剑辉研究员团队利用自主开发的具有氯取代苯并二噻吩(BDT)的中宽带隙聚合物给体PBDB-T-2Cl与非富勒烯受体材料BTP-4F(Y6)匹配,在吸收互补和能级匹配的基础上,通过引入具有较高电子迁移率的富勒烯受体PC61BM作为第三组分制备了三元厚膜器件,在300 nm的活性层厚度下首次实现了超过14%的能量转换效率,显示了利用PC61BM构筑高效厚膜三元有机太阳能电池的巨大应用潜力,促进了厚膜太阳能电池的发展。

图1 能量转换效率超过14%的厚膜有机太阳能电池

  该研究结果近期在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。论文第一作者为中国科学院化学研究所博士研究生马丽姣,通讯作者为张少青副教授

  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.

  论文链接:

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