有機太陽能電池可以通過溶液方法製成大麵積薄膜器件,具有成本低、重量輕、可折疊、半透明等優(you) 點,隨著電池轉換效率的不斷提高,有機太陽能電池已經顯現出廣闊的應用前景。
在國家基金委傑出青年基金項目和麵上項目、中科院“百人計劃”項目等支持下,福建物構所結構化學國家重點實驗室鄭慶東(dong) 研究小組在有機太陽能電池材料與(yu) 器件研究上取得了新進展。該小組以含茚並芴聚合物和富勒烯的混合膜為(wei) 活性層,通過調控半導體(ti) 金屬氧化物電極界麵層,實現了開路電壓高達1.00~1.06V並維持大於(yu) 5%轉換效率的高穩定倒置有機太陽能電池(ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5,9015–9025)。針對目前有機光伏器件界麵材料的局限性,該小組還與(yu) 中科院大連化物所張堅研究小組合作,通過引入能級可調的三元鋅鎂氧化合物(ZMO)薄膜來提升有機光伏器件的性能;利用溶液法獲得的ZMO陰極界麵緩衝(chong) 層,具有功函數、界麵性能、吸收等性能可調控的優(you) 勢,在器件中能夠顯著增強電子傳(chuan) 輸與(yu) 空穴阻擋能力、提高電池的短路電流、開路電壓和填充因子,最終獲得8.31%的高效率和高穩定的有機太陽能電池。該研究證實了帶隙可調的ZMO透明薄膜是一類可用於(yu) 有機光伏器件的新型界麵材料,率先將基於(yu) 多元氧化物界麵層的有機太陽能電池效率突破8%,相關(guan) 研究成果近期發表在《先進能源材料》上(Adv.EnergyMater.2014,DOI:10.1002/aenm.201301404)。該研究為(wei) 新一代能隙可調多組分半導體(ti) 薄膜設計和光伏器件應用提供了重要思路。
此前,鄭慶東(dong) 研究小組還設計合成了多個(ge) 係列新型聚合物太陽能電池材料,並製備了相應器件(J.Mater.Chem.,2012,22,16032–16040;Macromolecules,2013,46,4813–4821;ACSMacroLett.,2013,2,605–608),應邀在《先進能源材料》(Adv.EnergyMater.,2012,2,179–218)撰寫(xie) 了一篇關(guan) 於(yu) 有機導電聚合物能源應用的綜述論文,總結了具有一維納米結構有機導電聚合物的可控合成策略,並探討和評述了它們(men) 在太陽能電池、鋰電池等新能源器件中的應用前景。
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