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“功能pi-體系的分子工程”先導B專項系列報道--化學所采用固體添加劑優化有機太陽能電池性能取得系列進展
2019-04-15 | 編輯:郭杰 | 【 】【打印】【關閉

  有機太陽能電池由于可采用低成本的方法制備輕質、柔性的大面積器件,具有廣闊的應用前景,受到了廣泛的關注。隨著新型有機光伏材料的快速發展以及科研人員對于活性層的形貌調控的深入理解,有機太陽能電池的能量轉換效率逐步提升。為有機光活性層的形貌調控是提升電池光電轉化效率的主要方法之一。近年來,新型非富勒烯受體材料因優異的光伏性能,得到了快速的發展。然而,目前非富勒烯有機太陽能電池的形貌調控主要沿用了在富勒烯電池中常用的方法。其中,采用高沸點溶劑添加劑是最有效的方法之一,但是采用這種方法所制備的電池面臨著穩定性和重現性較差的問題。 

  在中國科學院、國家自然科學基金委和科技部的支持下,中科院化學所高分子物理與化學實驗室侯劍輝課題組科研人員針對新型非富勒烯受體材料的結構特點,開創性地設計并合成了一類揮發性固體添加劑,并首次將其應用到非富勒烯有機太陽能電池的活性層優化中,獲得了突出的光電轉化效率。不僅如此,采用揮發性固體添加劑的光伏器件表現出良好的膜厚耐受性以及穩定性等(Nat. Commun. 2018, 9, 4645)。最近,科研人員詳細地研究了固體添加劑的工作機制以及其揮發性對電池性能的影響。此類固體添加劑可以通過分子間相互作用力巧妙地嵌入非富勒烯受體分子之間從而誘導受體分子有序排列。得益于受體分子更為緊密的堆積結構,活性層的電荷傳輸性能得到大幅度地提高,使得相應的電池器件表現出優異的光伏性能。另外, 研究人員證明本方法同樣適用于目前最高性能的有機光伏電池。這一工作為固體添加劑的設計和發展提供了有益參考,相關研究結果發表在近期的《先進材料》上(Adv. Mater. 2019, doi: 10.1002/adma.201900477)。 

   

  1 揮發性固體添加劑工作機制示意圖 

    

  高分子物理與化學實驗室 

  2019415   

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