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近日，南開大學(xué)陳永勝教授團(tuán)隊在有機太陽能電池領(lǐng)域研究中取得突破性進(jìn)展。他們利用寡聚物材料的互補吸光策略構(gòu)建了一種具有寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池器件，實現(xiàn)了12.7%的光電轉(zhuǎn)化效率，這是目前文獻(xiàn)報道的有機/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的最高紀(jì)錄。近日，該成果論文發(fā)表在英國《自然·光子學(xué)》雜志上。
有機太陽能電池以具有光敏性質(zhì)的有機(包括高分子)材料作為半導(dǎo)體材料，通過光伏效應(yīng)產(chǎn)生電壓，進(jìn)而形成電流,實現(xiàn)太陽能發(fā)電。其作為解決環(huán)境污染、能源危機問題的有效途徑之一，在成本低、柔性高、工藝簡單、環(huán)境友好等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)太陽能電池。
多年來，陳永勝教授團(tuán)隊對有機光伏器件材料篩選和構(gòu)筑工藝進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究，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，并于2015年獲得了超過10%的光電轉(zhuǎn)換效率。
考慮產(chǎn)業(yè)化的要求，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)化效率的有效策略之一。基于該思路，團(tuán)隊研究人員以寡聚分子/聚合物分別作為前后電池單元，制備得到了能量轉(zhuǎn)換效率超過11%的疊層有機光伏器件。
最近，陳永勝教授團(tuán)隊與華南理工大學(xué)研究團(tuán)隊等合作，以在可見和近紅外區(qū)域具有良好互補吸收的BDT類寡聚分子和卟啉類小分子材料分別作為前電池和后電池的給體材料，采用與工業(yè)化生產(chǎn)兼容的溶液加工方法制備得到了高效的有機太陽能器件。經(jīng)過工藝優(yōu)化，最終實現(xiàn)了12.7%的驗證效率。
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