北京大學工學院佔肖衛：基於PM6:Y6:PQD的太陽能電池PCE高達16.6%

2020-07-05 知研光電材料

北京大學工學院佔肖衛課題組將具有強吸收、強螢光、高載流子遷移率和高介電常數的鈣鈦礦量子點摻入有機太陽能電池中，降低了能量損失，提高了器件效率，相關工作發表在《先進材料》上。

2015年，佔肖衛課題組提出了稠環電子受體的概念，發明了明星分子ITIC。2018年，他們將稠環電子受體摻入鈣鈦礦太陽能電池中，提高了器件效率及穩定性。最近，他們將全無機鈣鈦礦CsPbI3量子點（PQD）摻入稠環電子受體有機太陽能電池中。PQD的引入可同時提高器件的開路電壓、短路電流密度和填充因子；基於PTB7-Th:FOIC的器件效率從11.6%提高到13.2%，而基於PM6:Y6的器件效率從15.4%提高到16.6%。

值得一提的是，PQD的加入提高了電荷轉移態的能量，使得激子解離驅動力接近於0，有助於提高開路電壓。PQD的加入有助於階梯能級的形成和分子堆積有序性的增加，即便在接近零的驅動力下，PQD雜化器件中電荷產生仍然比沒有PQD的對比器件更有效，從而有助於提高短路電流密度。PQD的強螢光增強了活性層電致發光的外量子效率，從而可以減少因非輻射複合引起的電壓損失。PQD的高介電常數屏蔽了庫侖相互作用，從而可以減少電荷複合，有助於提高填充因子。此項工作為有效降低非富勒烯有機太陽能電池的能量損失和提高效率提供了一種新途徑。

北京大學工學院佔肖衛：基於PM6:Y6:PQD的太陽能電池PCE高達16.6%

基於PM6:Y6:PQD的太陽能電池J-V曲線以及PQD結構示意圖

佔肖衛課題組訪問學者、青島大學王逸凡博士是論文的第一作者，王逸凡和佔肖衛是共同通訊作者。合作者包括東華大學唐正課題組、香港中文大學路新慧課題組和華南理工大學黃飛課題組。該工作得到國家自然科學基金委員會和北京大學加強基礎研究專項等的資助。

來源：北京大學工學院

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