有機太陽能電池研究取得進展

2020-11-22 騰訊網

面對能源的巨大需求和日趨嚴重的環境汙染問題，太陽能是大自然賦予人類的一個取之不盡、用之不竭的能源寶庫，新型的太陽能電池技術得到了廣泛的重視。有機太陽能電池（OSC）具有質量輕、超薄、柔性、易於大面積製備等諸多優點，在可攜式、柔性電池、光伏建築供能等領域具有廣闊的應用前景。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛子義課題組在有機太陽能電池領域取得新進展。通過增加苯並噻二唑七元稠環Y6非富勒烯受體上烷基側鏈的長度，調控其分子排列和溶解性，合成了一種新型的小分子受體材料BTP-4F-12。採用非滷溶劑THF代替氯苯加工，製備的單節二元OSC效率達到16.4%。該工作以Eco-compatible solvent processed organic photovoltaic cells with over 16% efficiency為題發表在《先進材料》上（Advanced Materials，2019, 31, 1903441）。

此外，課題組採用三元共混策略，即通過在寬帶隙聚合物給體PM6和窄帶隙受體Y6二元體系中引入第三組分PC71BM，進一步拓寬光活性層的吸收範圍和優化薄膜的形貌，獲得了單結剛性16.67%和柔性14.06%效率的OSC原型器件，這是目前公開報導的效率最高的柔性OSCs。電池經過1000次連續彎曲（彎曲半徑r = 5.0 mm）後，仍能保持初始效率的90%，表現出非常好的耐彎折性能，這為製備高效的OSC柔性器件提供了重要的指導。該工作以16.67% Rigid and 14.06% Flexible Organic Solar Cells Enabled by Ternary Heterojunction Strategy為題發表在《先進材料》上（Advanced Materials，2019, 31, 1902210）。

圖1（a）分子結構，（b）J-V曲線，（c）PBDBTF:BTP-4F-12體系的2D GIWAXS圖，（d）EQE曲線，和（e）photo-CELIV測試結構

圖2（a）電池結構示意圖和J-V曲線，（b）不同半徑（r = 2.5, 5.0和7.5 mm）彎曲測試後的效率變化

來源：中國科學院寧波材料技術與工程研究所

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