当前位置:首页 > 科学研究 > 科研进展
宁波材料所在有机太阳能电池研究方面取得重要进展
发布时间:2017-12-08 点击浏览:

  目前,不可再生化石燃料的大量使用所造成的能源危机和环境污染问题日趋严重,绿色环保的太阳能电池技术随之得到了广泛重视。其中,有机太阳能电池具有柔性、半透明、易于大面积制备和色彩绚烂等优点,在满足人们电力需求的同时,更能带来愉快的视觉享受,因而在便携式电子产品、光伏建筑等领域具有很强的应用潜力,已成为当前新能源领域的研究热点。 

  中科院宁波材料所葛子义研究员领导的有机光电材料与器件研究团队在有机太阳能电池领域取得了系列进展。继2015年研发了一种可湿法加工的低价非共轭小分子电解质,用作阴极界面层,突破了单结有机太阳能电池10%的效率瓶颈(Nature Photonics. 2015, 9, 520)之后,又在有机太阳能电池界面调控方面继续开展了深入、系统的研究工作,例如开发了系列新型的非共轭界面材料(J .Mater. Chem. A, 2016, 4, 14944; J .Mater. Chem. A, 2016, 4, 2530)、超支化聚合物界面材料(Prog. Photovolt: Res. Appl, 2016, 130, 319)和低价环保的界面材料(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 27083;J .Mater. Chem. A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA09233D)等。 

  最近,该研究团队在高效率非富勒烯有机太阳能电池方面取得了重要进展,设计合成了一种新型多元环骨架的小分子受体材料ITCN,与非富勒烯活性层体系具有很好的能级匹配和吸收光谱互补,获得了单结三元非富勒烯有机太阳电池12.16%的能量转换效率。该成果以“Ternary Nonfullerene Polymer Solar Cells with 12.16% Efficiency by Introducing One Acceptor with Cascading Energy Level and Complementary Absorption”为题发表在Advanced Materials上(2017, DOI: 10.1002/adma.201703005,论文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703005/full),并申请了中国发明专利(CN 201710073869.2)。相关研究工作得到了中科院化学所侯剑辉研究员的支持。 

  

 

  图1 (a)ITCN, IT-M和PBDB-T的吸收光谱图,(b)ITCN/IT-M/PBDB-T光活性层体系的能级和电荷跃迁示意图

  

 

  图2 ITCN/IT-M/PBDB-T三元非富勒烯有机太阳能电池效率曲线

   

  上述研究得到了国家自然科学基金(51773212, 61705240 和21574144),国家重点研发计划(2016YFB0401000),浙江省杰出青年基金(LR16B040002),宁波市科技创新团队(2015B11002,2016B10005),中科院交叉创新团队,中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SYS030)和中科院重点国际合作项目(174433KYSB20160065)等资助。

  (新能源技术所 彭瑞祥)