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中科院化学所在有机光伏材料能级调控方面实现效率突破

来源:新材料在线|

发表时间:2016-10-12

点击:28

在国家自然科学基金重点项目的大力支持下,中科院化学所高分子物理与化学国家重点实验室侯剑辉课题组进一步通过在小分子受体上引入弱给电子基团实现了对于受体材料LUMO能级的精准调控(Adv. Mater., 2016, DOI:10.1002/adma.201602776)。这是一种十分有效的提高器件开路电压从而实现效率突破的途径。

研究表明:通过在特定位点进行给电子基团的修饰可以在保证材料HOMO能级基本不变的情况下,LUMO能级实现十分有效的提升。而给电子性取代基引入数量的增加,可以实现材料的LUMO能级阶梯式的抬高,因此相应器件的开路电压从原先的0.90 V分别提升至0.94 V和0.97 V。因此,基于给体材料PBDB-T和受体材料IT-M构筑的非富勒烯型太阳能电池器件实现了效率的进一步突破,并取得了创记录的12.05%的能量转换效率。该电池的效率经过了中国科学院计量院的认证,并达到11.6%,这是目前公开认证最高效率的单结有机太阳电池,打破了富勒烯类太阳能电池的长期垄断地位。此外,本研究工作中受体材料的设计理念也为进一步开发新型高效的受体分子提供了新思路。

聚合物太阳能电池因其质轻,可溶液加工和能够实现“卷对卷”印刷制备大面积柔性器件而备受国内外科学界和产业界的关注,是重要的前沿研究领域。此前,中科院化学所高分子物理与化学国家重点实验室侯剑辉课题组首次在1cm2 的非富勒烯型聚合物太阳能电池中获了10.78%的能量转换效率,其优异的光热稳定性更是大大推动了聚合物太阳能电池技术的产业化进程。非富勒烯受体材料相较于传统的富勒烯型受体(PCBM)具有在可见光区宽而强的吸收和多样化且易调制的分子结构。



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