近日，由南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授陳永勝領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域研究中取得突破性進(jìn)展。他們利用寡聚物材料互補(bǔ)吸光策略構(gòu)建出一種具有寬光譜吸收特性的疊層有機(jī)太陽能電池器件，實(shí)現(xiàn)了12.7%的光電轉(zhuǎn)化效率。據(jù)了解，這也是目前文獻(xiàn)報道過的有機(jī)/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的最高紀(jì)錄。

據(jù)介紹，有機(jī)太陽能電池是解決環(huán)境污染、能源危機(jī)問題的有效途徑之一，其在成本低、柔性高、工藝簡單、環(huán)境友好等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)太陽能電池。但是，自1958年第一個有機(jī)太陽能電池器件誕生至今，如何提高光電轉(zhuǎn)換效率就始終困擾著各國科學(xué)家。這一問題也直接決定著有機(jī)太陽能電池能否走出實(shí)驗(yàn)室、走進(jìn)人類的生出現(xiàn)活。

“作為新興的前沿研究領(lǐng)域，近年來，得益于光活性層材料的設(shè)計(jì)開發(fā)和器件結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，有機(jī)太陽能電池能量轉(zhuǎn)化效率有了大幅攀升。”陳永勝說，他與他的團(tuán)隊(duì)多年來對有機(jī)光伏器件材料篩選和構(gòu)筑工藝進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，開發(fā)了一系列可溶液處理的高效率寡聚物型分子活性層材料，于2015年實(shí)現(xiàn)了超過10%的光電轉(zhuǎn)換效率。

考慮到產(chǎn)業(yè)化要求，使用具有不同光譜吸收范圍的活性材料制備疊層光伏器件是進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)化效率的有效策略。基于該思路，陳永勝教授團(tuán)隊(duì)與華南理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)等開展合作，采用與工業(yè)化生產(chǎn)兼容的溶液加工方法制備得到高效有機(jī)太陽能器件。經(jīng)過工藝優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了12.7%的驗(yàn)證效率。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)原理，通過材料和器件的進(jìn)一步優(yōu)化，光電轉(zhuǎn)換效率還有進(jìn)一步提升的空間，有望達(dá)到15%以上。“下一步，我們將重要解決電池壽命問題，進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)化效率。相信有機(jī)太陽能電池從實(shí)驗(yàn)室真正走向?qū)嶋H應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)的夢想將在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。”陳永勝說。

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