有机光伏具有质轻、柔性、可溶液大面积加工等优点,作为一项备受关注的绿色能源新技术引发了广泛的研究兴趣。高性能有机光伏的实现依赖于光活性材料的多样化分子设计,其中易于合成、光电性能可调以及能量损耗较小的n型非富勒烯分子电子受体的蓬勃发展使得有机光伏在光电转换效率上实现了巨大的突破(效率从4%提高到超过18%),明显优于基于富勒烯类电子受体的光伏器件。 我们从目前发展的高性能n型非富勒烯分子材料出发,分析了代表性的分子设计策略及其对材料的光电特性,堆积方式以及对应器件光伏性能的影响,以用于指导未来受体设计的发展方向。 另一方面,针对n型非富勒烯分子材料发展为有机光伏应用带来的新机遇,我们总结了基于分子电子受体材料的有机光伏技术在各类应用场合中有突出表现的指导性实例,如着眼于更高性能的三元和叠层光伏器件,可用于可发电建筑玻璃幕墙和窗户的半透明光伏器件,以及可用于驱动低功耗设备的室内光伏器件。 最后,结合有机光伏技术未来发展趋势,我们从如何实现更高效率、更高稳定性和大规模生产角度进行了分析和展望,为有机光伏技术的商业化应用提供了新见解。
This JACS Perspective highlights the great potential for organic photovoltaics, specifically those that don't incorporate fullerenes, to play an important role in addressing the global energy crisis.
——Erick Carreira, Editor-in-Chief, Journal of the American Chemical Society
中国科学院化学研究所,北京分子科学国家重点实验室,有机固体院重点实验室
Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, P. R. China
n-Type Molecular Photovoltaic Materials: Design Strategies and Device Applications
2020, Vol. 142, No. 27, 11613-11628
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04084