杨斌教授在新型高效非富勒烯有机太阳能电池研究方面取得重要进展

发布者：发布时间：2018-04-03浏览量：次

近年来，能源危机和环境问题成为全球所面临的最严重的挑战之一，制约了世界各国的经济发展。因此，研究和开发清洁可再生能源具有重要的战略意义。太阳能是绿色清洁能源的重要代表，太阳能电池技术是将太阳能直接转化为电的可靠技术。如何提高太阳能电池的能量转化效率一直是研究者们关注的焦点，而新型光伏材料的设计和开发是提高太阳能电池能量转化效率的关键。

基于有机半导体材料的薄膜太阳能电池具有制备工艺简单、成本低、质量轻、柔性、便携等优点，尤其是在建筑节能集成应用领域有广泛应用前景，是近年来的研究热点之一。具有稠环结构的非富勒烯受体材料具有电子能带可调、合成简便、制作成本低等优异性能，展现出极大的发展潜力。目前研究者们致力于设计开发具有良好光电响应性能的窄带隙非富勒烯受体材料，然而，与之相匹配的高效宽带隙有机给体材料的种类非常有限，并且窄带隙受体材料的LUMO能级较低，不利于太阳能电池开路电压的提高。

近期，湖南大学材料科学与工程学院杨斌教授与美国劳伦斯伯克利国家实验室的Yi Liu博士和Bo He博士等合作开发了一种新型A-D-A型中间带隙非富勒烯受体材料IDTT-T。利用弱吸电子基团二乙基硫代巴比妥酸取代强吸电子基团氰基茚酮，获得了比常规非富勒烯受体材料ITIC的LUMO能级更高的新型高效中间带隙非富勒烯受体IDTT-T。研究者们将该材料与低带隙PTB7-th聚合物给体配对使用，制备出了高性能太阳能电池，该电池的能量损失仅为0.57电子伏特，开路电压高达1伏，能量转化效率约为10%。这项工作表明，通过采用中间带隙非富勒烯受体材料和窄带隙给体材料，可同时实现有机太阳能电池的高开路电压和高能量转化效率。该工作以题为“Molecular Engineering for Large Open-Circuit Voltage and Low Energy Loss in Around 10% Non-fullerene Organic Photovoltaics”发表在美国化学学会旗下的国际知名期刊《ACS Energy Letters》。