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最新研究提升太阳能电池性能

      针对单组分有机太阳能电池中共轭材料种类少、凝聚态结构调控困难、能量转换效率低等问题,一个中外联合研究组最近取得新的突破。他们合成了一种新型双缆共轭聚合物,作为吸光层应用于单组分有机太阳能电池中,获得了6.3%的能量转换效率,这是目前单组分有机太阳能电池的最高效率。相关论文近日刊登于《焦耳》。

      据课题组负责人、中国科学院化学研究所、北京化工大学教授李韦伟介绍,该聚合物包含给体主链与受体侧链,在成膜过程中,给体与受体互相制约,难以形成有序纳米结构。经研究发现,温度赋予这类聚合物二次结晶的机会。随着温度升高,聚合物薄膜中给体主链及受体侧链的堆积逐渐有序,从而大幅度提升电荷传输效率,并降低电荷复合几率。

      据悉,单组分有机太阳能电池与传统多组分本体异质结电池相比,其活性层只含一种组分,从而极大提高器件稳定性与简化器件制备工艺。而且,基于双缆共轭聚合物的单组分有机太阳能电池,由于给、受体通过化学键“绑定”,活动受限,其形貌稳定性已被证实优于对应的本体异质结电池。同时,在双缆型共轭聚合物中,给、受体界面以分子尺度均匀分布,利于激子在有限的寿命内扩散到界面。因此,基于双缆型共轭聚合物的单组分太阳能电池具备大规模工业化应用潜力。

      研究人员表示,这一系列研究证明随着新材料的开发和光电转换机理研究的不断推进,单组分有机太阳能电池“老壶装新酒”,拥有巨大的研究价值与应用潜力。

      太阳能电池性能提升可能会对于未来实现低碳智慧家居提供基础技术支撑。



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