韩国研究的新型有机太阳能电池，效率高达12.01%

据报道，有机太阳能电池（OSCs）效率已提高到10%以上，达到了可商业化的水平。然而，光活性层厚度的增加致使其效率降低，并使生产过程变得更加复杂。

在UNIST（蔚山科学技术大学）的能源和化学工程学院中一个以Changduk Yang教授为首的研究小组，引入了一种新方法，可以解决在OSC中存在的光敏层厚度问题(该成果发表在Energy & Environmental Science，题目是： "Ultrafast Channel II process induced by a 3-D texture with enhanced acceptor order ranges for high-performance non-fullerene polymer solar cells")。

在这项研究中，研究小组在光活性层中加入了非富勒的受体（IDIC），成功地将有机太阳能电池的效率提高到12.01%。同时，即使最大的测量厚度在300纳米范围内，新的光敏层还能保持最初的效率。这将有助于加速设计过程，以及OSCs的进一步商业化。

杨教授说：“在现有的OSC中，光活性层相当薄（100纳米），因此不可能通过大面积的打印过程来处理它们。”“新的光敏层保持了最初的效率，即使最大的测量厚度是在300纳米范围内。”

传统的太阳能电池是由硅（Si）半导体制成的无机太阳能电池。虽然这些太阳能电池高效、稳定，但它们既不灵活又昂贵，因此很难生产。于是，近年来，轻量的有机太阳能电池（OSC）和钙钛矿太阳能电池作为下一代太阳能电池的候选人，获得了广泛的关注。

尽管OSC的稳定性和再现性都很高，但OSC的效率水平并不像钙钛矿太阳能电池那样高。此次研究中，杨教授解决了与光活性层厚度有关的问题，从而使大面积印刷工艺的实现更近了一步。

在太阳能电池中使用的活性层将太阳能转化为电能。当这些层暴露在阳光下时，活性电子会从原子中逸出，并在半导体中产生自由电子和空穴。在这里，电子能量是由电子和空穴的运动提供的。电子的转移被称为“通道I”，而空穴的运动则称为“通道II”。

“基于富勒烯的太阳能电池只利用了通道I，因为在薄的活动层中，光吸收效率较低，” UNIST的能源和化学工程学院硕博连读的Sang Myeon Lee，也是该研究的第一作者说：“新的太阳能电池既能利用第一通道，也能利用第二通道，因而达到了12.01%的效率。”

杨教授说：“这项研究强调了优化电荷分离/传输和尺寸大小之间的平衡的重要性，以实现高性能的NF-PSC。”“我们将在未来为高效有机太阳能电池的生产和商业化做出贡献。”

原文来自：nanowerk，原文题目：Introducing high-performance non-fullerene organic solar cells，由材料科技在线团队翻译整理。