《华南理工大学:单结有机太阳能电池的效率超过16%》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-05-22
  • 有机太阳能电池作为一种极具发展前景的可再生能源技术,受到了工业界和学术界的广泛关注。  

    促进OSCs的实际应用面临的主要挑战之一是,与无机硅、CIGS或钙钛矿太阳能电池等对应的光伏技术相比,OSCs的转换效率较低。  

    体积异质结OSCs的光伏性能由开路电压、短路电流密度和填充系数决定。最优的性能要求在光收集层中有一对最先进的电子给体和电子受体,它们应该具有互补的吸收特性、良好的混溶性和适当的前沿分子轨道能级。  

    具体地说,对于电子给体材料,由于有利于开路电压的形成,最深层的最高占据分子轨道(HOMO)能级受到了广泛的重视;然而,当与浅HOMO水平的受体配对时,它可能会对电荷转移产生负面影响。  

    最近,华南理工大学的YongCaos教授团队展示了一个前所未有的单结OSCs,其转换效率超过了16%。  

    这一显著的光伏性能是基于自制的宽带隙聚合物P2F-EHp,该聚合物具有合适的HOMO能级,并能与新近出现的非富勒烯受体形成互补的吸收轮廓和体积异质结光活性层的最佳形态。  

    特别是这种具有亚胺官能化苯并三唑(TzBI)单元的供电子聚合物,可广泛用于各种类型的电子受体的匹配,为构建高性能的OSCs提供了广阔的前景。

相关报告
  • 《突破 | 北京理工大学在高效率铸态有机太阳能电池的研究中取得重要进展》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2024-09-23
    • 溶液处理有机太阳能电池(OSCs)是一种有潜力的绿色光电转化技术,其在光伏建筑一体化,柔性可穿戴设备领域展现出巨大的应用潜力。器件效率、稳定性和成本是有机光伏商业应用的三个最关键的因素,而在成本方面的研究相对落后于前两者。从材料角度来看,简化分子结构,合成步骤与提纯过程是降低器件成本的有效策略。在器件制备方面,铸态OSCs即活性层不进行任何工艺优化,其无疑是降低成本最有效的方案。然而,从分子设计的角度构筑高效率铸态器件还鲜有报道。在这项工作中,该团队通过逐个增加吡咯单元上亚甲基碳的个数,设计和合成了五个A-DAD-A型小分子(A1-A5)受体材料,以此为基础研究具有不同链长度的小分子受体与铸态器件之间的构效关系。 随着烷基链的延长,薄膜的吸收光谱从A1到A5逐渐发生蓝移,同时最低未占据分子轨道(LUMO能级)也略微上移。 随着LUMO能级的略微上移,有利于实现器件的短路电流密度和开路电压之间的平衡。此外,较长的烷基链还能提高受体和给体之间的相容性。通过原位紫外-可见吸收光谱(图2)结果分析表明,良好的相容性将会延长分子自组装时间,并有助于给体相的优先形成,进而受体沉淀在由给体形成的框架中。相应的成膜过程有助于形成具有合适纤维结构、分子堆叠和垂直相分离的薄膜形貌,从而提高填充因子。因此,基于D18:A3的铸态器件实现了18.29%的最高效率。在该工作中,该团队从分子设计角度,提出了一种构筑高效率铸态器件的有效策略,并明晰了材料结构-成膜过程-器件性能之间的关系,有助于推动有机光伏领域的产业化发展。 图1. (a) A1-A5的化学结构。(b) D18和A1-A5的归一化薄膜吸收光谱。(c) A1-A5在室温下在氯仿中的溶解度。(d) D18和A1-A5的能级。(e) A1-A5纯薄膜在IP和OOP方向上的线切割轮廓。(f) D18和受体的分子间作用力。(g) D18与不同分子之间的堆积模型 图2.A1-3的原位紫外-可见吸收光谱、一维吸收光谱曲线和最大吸收峰位随时间变化曲线
  • 《昆明理工大学在反式钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2024-01-04
    • 1月2日,昆明理工大学官网宣布,近日,昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照团队在国际知名学术期刊Advanced Materials上以“Functional-group-induced single quantum well Dion-Jacobson 2D perovskite for efficient and stable inverted perovskite solar cells”为题发表文章。 在2D/3D钙钛矿异质结中,常常生成随机分布的多量子肼2D钙钛矿,这不利于载流子传输和结构稳定性。鉴于此,陈江照等人通过官能团诱导的纯相D-J型2D钙钛矿构筑了高质量2D/3D钙钛矿异质结。前驱体溶液中引入甲氧基促进了均一尺寸胶粒的形成,导致了纯相2D钙钛矿的形成。通过该官能团调控策略提高了三维钙钛矿结构稳定性和加速了载流子传输。改性的电池取得了25.04%的认证效率,电池在最大功率点跟踪1300小时后保持初始效率的96%,在85 °C/85% RH老化1010小时后保持初始效率的89%。 陈江照教授长期从事新能源材料与器件研究,共发表SCI论文103篇,总引用8300余次,H指数为34。 其中,以第一或通讯作者发表SCI论文81篇,包括1篇Nat. Energy、7篇Adv. Mater.、1篇Energy Environ. Sci.、1篇Angew. Chem. Int. Ed.、4篇Adv. Energy Mater.、4篇Adv. Funct. Mater.、3篇ACS Energy Lett.、1篇Nano-Micro Lett.、2篇Nano Lett.、2篇Nano Energy等,ESI高被引论文19篇,ESI热点论文4篇,单篇论文最高引用490余次,单篇引用超过100次的论文有16篇,1篇论文入选ACS Energy Letters亮点文章。申请发明专利11项,其中获授权6项。作为主编出版中文专著4部。主持国家自然科学基金面上、兵团重点领域科技攻关计划项目、重庆市自然科学基金面上、重庆市留学人员回国创业创新支持计划重点项目等科研项目8项。获得2023年全球前2%顶尖科学家、新疆天池英才特聘教授、重庆大学百人、第二届沙坪坝区十佳科技青年、2023川渝科技学术大会优秀论文特等奖、重庆市科协岗位创新争先行动三等奖、第三届川渝科技学术大会优秀论文二等奖、2022年Wiley威立中国开放科学高贡献作者奖、2022年Wiley威立中国开放科学年度作者奖等奖励与荣誉10余项。在国内外重要学术会议作邀请报告近20次。担任国际/国内学术会议大会主席(1次)、大会秘书长(1次)和分会场主席(4次)。担任Nature、Nat. Rev. Phys.、Joule等40余本国际知名学术期刊的审稿人。担任Nano-Micro Lett.、Carbon Energy、SmartMat、Nano Mater. Sci.、Sci. China-Mater.、eScience和Carbon Neutrality期刊的青年编委及先进储能材料与技术兵团重点实验室学术委员会委员。