福建物構(gòu)所有機(jī)太陽能電池材料與器件研究獲進(jìn)展

　　聚合物太陽能電池可以利用溶液旋涂、卷對卷和噴墨印刷等低成本制造技術(shù)，有望大大降低太陽能電池的制造成本。近年來雖然聚合物太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破10%，但是大部分聚合物都是基于苯并二噻吩構(gòu)筑單元。為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽能電池效率的進(jìn)一步突破，人們急需基于新設(shè)計策略和新構(gòu)筑單元的太陽能電池材料。

　　在國家杰出青年基金、中國科學(xué)院百人計劃和中國科學(xué)院創(chuàng)新國際團(tuán)隊(duì)的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭慶東課題組首次將不對稱茚并噻吩作為構(gòu)筑單元用于系列新型聚合物太陽能電池材料的設(shè)計與合成?；谒铣傻木酆衔锊牧希搱F(tuán)隊(duì)成功制備了9.14%的高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。另外在無添加劑的條件下，實(shí)現(xiàn)了近1V的高開路電壓太陽能電池。相關(guān)結(jié)果近期作為VIP文章在線發(fā)表在Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.201505957)。該工作拓寬了聚合物太陽能電池領(lǐng)域的給電子構(gòu)筑單元的選擇范圍：從對稱的苯并二噻吩拓展到不對稱茚并噻吩構(gòu)筑單元。與含苯并二噻吩的聚合物材料相比，基于茚并噻吩的聚合物材料將具有更寬的帶隙和更深的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級，因此更適合作為短波段吸收太陽能電池材料用于高開路電壓高效率疊層太陽能電池的制備。

　　此前，該團(tuán)隊(duì)通過溶膠凝膠法構(gòu)筑了ZnMgO電子傳輸層材料并利用該類新型三元寬帶隙半導(dǎo)體界面材料，成功實(shí)現(xiàn)了兼具高效率和長期穩(wěn)定性的有機(jī)太陽能電池(Advanced Energy Materials, 2016, 6, 1501493），該研究為低成本、高效率、長壽命有機(jī)太陽能電池的設(shè)計和實(shí)際應(yīng)用提供了重要思路。另外該團(tuán)隊(duì)還受邀在Advanced Science (2016, DOI: 10.1002/advs.201500362)撰寫了一篇關(guān)于有機(jī)太陽能電池的界面材料研究的綜述。在該綜述論文中，鄭慶東課題組結(jié)合該團(tuán)隊(duì)的研究工作，全面介紹了常規(guī)和倒置型單節(jié)及疊層有機(jī)太陽能電池的各類界面層材料，系統(tǒng)闡述了這一研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展。該工作將幫助研究人員了解這一新興領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，加深國內(nèi)外同行對有機(jī)光伏界面科學(xué)的認(rèn)識。

福建物構(gòu)所有機(jī)太陽能電池材料與器件研究獲進(jìn)展