科技日報(bào)記者 過國忠 通訊員 包海霞 蔡震宇 任濤
記者3月29日從常州大學(xué)了解到，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院朱衛(wèi)國教授團(tuán)隊(duì)與香港理工大學(xué)李剛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合，在國家自然科學(xué)基金、江蘇省優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)資金等支持下，成功研發(fā)出新型供體-受體(D-A)交替型齊聚物材料。其相關(guān)研究成果日前已發(fā)表在材料與化學(xué)學(xué)科國際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》。
“我們利用該材料，實(shí)現(xiàn)了三元有機(jī)太陽能電池的高效能量轉(zhuǎn)換，器件的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)17.54%。該效率是目前非鹵溶劑加工有機(jī)太陽能電池的最高性能之一?！敝煨l(wèi)國說。
設(shè)計(jì)較低最高占領(lǐng)分子軌道(HOMO)能級的給體材料或較高最低未占領(lǐng)分子軌道(LUMO)能級的受體材料，是當(dāng)今提高三元有機(jī)太陽能電池開路電壓和能量轉(zhuǎn)換效率的常用方法。
該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用逆向思維，首先設(shè)計(jì)合成了較高HOMO能級的新型齊聚物給體材料，并通過應(yīng)用在三元有機(jī)太陽能電池中，重點(diǎn)研究了分子構(gòu)架對器件光伏性能的影響。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該材料作為第三組分在三元有機(jī)太陽能電池中，不僅降低了電池的非輻射能量損耗，而且促進(jìn)了光活性層激子解離，還抑制了受體材料的過度自聚集，有效改善活性層形貌，最終實(shí)現(xiàn)對器件開路電壓、短路電流、填充因子光伏三參數(shù)的共同提升。
值得一提的是，該研究成果創(chuàng)新發(fā)展了一類D-A交替型齊聚物給體材料，揭示了較高HOMO能級齊聚物對三元有機(jī)太陽能電池光伏性能的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了器件光伏性能三參數(shù)的全面協(xié)同提升；采用綠色非鹵溶劑溶液加工，實(shí)現(xiàn)了齊聚物三元有機(jī)太陽能電池的高效能量轉(zhuǎn)換，創(chuàng)造了齊聚物三元有機(jī)太陽能電池新的效率記錄。
除此之外，通過齊聚物構(gòu)建策略，開發(fā)出第三組分比例高耐受性技術(shù)，即使齊聚物的添加比例高達(dá)50%時(shí)，器件的能量轉(zhuǎn)換效率仍能達(dá)到16.15%。
相關(guān)專家認(rèn)為，該研究成果既為深入理解第三組分能級對三元有機(jī)太陽能電池的性能影響提供了新的見解，也將為發(fā)展有機(jī)太陽能電池提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
（常州大學(xué)黨委宣傳部供圖）
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