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Adv.Mater 寧波材料所葛子義課題組在有機(jī)太陽能電池研究方面取得重要進(jìn)展

來源:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所   彭瑞祥   2019-12-14
導(dǎo)讀:面對(duì)能源的巨大需求和日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,太陽能是大自然賦予人類的一個(gè)取之不盡、用之不竭的能源寶庫,新型的太陽能電池技術(shù)得到了廣泛的重視。有機(jī)太陽能電池(OSC)具有質(zhì)量輕、超薄、柔性、易于大面積制備等諸多優(yōu)點(diǎn),在便攜式、柔性電池、光伏建筑供能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義課題組在有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展。通過增加苯并噻二唑七元稠環(huán)Y6非富勒烯受體上烷基側(cè)鏈的長度,調(diào)控其分子排列和溶解性,合成了一種新型的小分子受體材料BTP-4F-12。采用非鹵溶劑THF代替氯苯加工,制備的單節(jié)二元OSC效率達(dá)到16.4%。該工作以“Eco-compatible solvent processed organic photovoltaic cells with over 16% efficiency”為題發(fā)表在 Advanced Materials(2019, 31, 1903441)上。全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903441。

此外,課題組采用三元共混策略,即通過在寬帶隙聚合物給體PM6和窄帶隙受體Y6二元體系中引入第三組分PC71BM,進(jìn)一步拓寬光活性層的吸收范圍和優(yōu)化薄膜的形貌,獲得了單結(jié)剛性16.67%和柔性14.06%效率的OSC原型器件,這是目前公開報(bào)道的效率最高的柔性O(shè)SCs。電池經(jīng)過1000次連續(xù)彎曲(彎曲半徑r = 5.0 mm)后,仍能保持初始效率的90%,表現(xiàn)出非常好的耐彎折性能,這為制備高效的OSC柔性器件提供了重要的指導(dǎo)。該工作以“16.67% Rigid and 14.06% Flexible Organic Solar Cells Enabled by Ternary Heterojunction Strategy”為題發(fā)表在Advanced Materials 上(2019, 31, 1902210)。全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902210。

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圖1 (a)分子結(jié)構(gòu),(b)J-V曲線,(c)PBDBTF:BTP-4F-12體系的2D GIWAXS圖,(d)EQE曲線,和(e)photo-CELIV測試結(jié)構(gòu)

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圖2 (a)電池結(jié)構(gòu)示意圖和J-V曲線,(b)不同半徑(r = 2.5, 5.0和7.5 mm)彎曲測試后的效率變化

上述研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFB0401000)、國家自然科學(xué)基金(51773212、21574144、61705240和21674123)、浙江省杰出青年基金(LR16B040002)、寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2015B11002、2016B10005)、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(QYZDB-SSW-SYS030)和中科院重點(diǎn)國際合作項(xiàng)目(174433KYSB20160065)等資助。

參考資料

[1]中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所,寧波材料所在有機(jī)太陽能電池研究方面取得重要進(jìn)展



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