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《高效的三元有机太阳能电池是由具有广泛耐成分的非富勒烯和富勒烯受体结合而成》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-12-11

  • 将富勒烯和非富勒烯受体结合在光能层中的三元结构被证明是提高有机太阳能电池(OSCs)功率转换效率(PCEs)的有效方法。在这里，高效的三元共聚物包括宽带隙聚合物供体(PBT1‐C)、窄带隙非富勒烯受体(IT‐2F)和典型的富勒烯衍生物(PC71BM)。结果发现，在PBT1‐C: It‐2F共混物中加入PC71BM，不仅提高了器件效率高达12.2%，而且改善了OSCs的环境稳定性。详细的研究表明，提高光伏性能得益于增加光子捕获、增强电荷分离和传输、抑制陷阱辅助重组和优化薄膜形貌的协同效应。此外，我们注意到这种三元体系对PC71BM元件表现出良好的耐受性，在整个共混比中，pce超过11.2%可以保持，高于PBT1‐C: it‐2F二元参考装置的(11.0%)。

    ——文章发布于2018年12月06日

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  • 《非富勒烯有机太阳能电池或成为新一代太阳能电池！》
    • 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：2018-09-28
    • 导读 近日，韩国蔚山国立科技大学的科研团队成功地提出了一种新方法，可以解决与有机太阳能电池中光学活性层厚度相关的问题。这种新方法将促进工艺设计，并进一步推进有机太阳能电池的商业化。 背景 太阳能具有清洁、环保、可再生、易获取、低成本等诸多优势，是一种极具开发与利用价值的新能源，并已得到极为广泛的开发与利用。然而，太阳能电池是一种典型的太阳能利用方式，它可以将太阳能转化为电能并存储起来。 如今，占主导地位的太阳能电池仍是以无机半导体为主要材料制成的，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列的硅基太阳能电池的商业应用最为广泛。但是，传统的硅基无机太阳能电池具有制造成本昂贵、制造能耗大、污染高、工艺复杂等缺点。此外，传统的无机太阳能电池是笨重、刚性、易碎的，不便于运输以及灵活的安装使用。 然而，新兴的有机太阳能电池(OSCs)的制造成本更低，制造工艺更简单，还具有轻量、柔性、超薄、透明等优势，便于运输以及灵活的部署。 尽管有机太阳能电池的优点很多，然而其“光电转化效率”一直无法与无机太阳能电池媲美。然而可喜的是，近年来，有机太阳能电池光电转化效率已增至10%以上，达到了可商业化应用的水平。但是，光学活性层厚度增加会导致光电转化效率降低，因此需要更加复杂的制造工艺。 创新 近日，韩国蔚山国立科技大学(UNIST)能源与化学工程学院的教授 Changduk Yang 及其领导的科研团队成功地提出了一种新方法，可以解决与有机太阳能电池中光学活性层厚度相关的问题。 电池中实现了12.01%的光电转化效率。更进一步说，即使最大测量厚度在300纳米的范围内，这种新的光学活性层仍保持了其初始的光电转化效率。这项研究将促进工艺设计，并进一步推进有机太阳能电池的商业化。 Yang 教授表示：“现有的有机太阳能电池中的光学活性层非常薄(100纳米)，因此根本没有可能通过大面积印刷工艺处理。即使最大测量厚度在300纳米的范围内，这种新的光学活性层仍保持了其初始的效率。” 技术 太阳能电池使用光学活性层将太阳能转化为电能。当这些活性层受到太阳光照射时，受激的电子从原子中逃逸，并在半导体中生成自由电子与空穴，而电子与空穴的运动可以提供电能。电子的转移被称为“通道一(Channel I)”，而空穴的运动被称为“通道二(Channel II)” UNIST 化学工程与能源学院硕博连读研究生 Sang Myeon Lee 表示：“由于活性薄层的光线吸收率低下，富勒烯基太阳能电池只利用了Channel I。然而，新型太阳能电池同时利用了Channel I 与Channel II，因此实现了高达12.01%的效率。” 价值 在这项研究中，Yang 教授已经解决了与有机太阳能电池中的光学活性层厚度相关的问题，从而离实现大面积印刷工艺又更近了一步。 Yang 教授表示：“这项研究突出了综合考虑并优化‘电荷分离/输运’与‘相区尺寸’两个因素的重要性，从而实现了高性能的非富勒烯聚合物太阳能电池(NF-PSCs)。未来，我们将对高效有机太阳能电池的生产与商业化作出贡献。” Yang 教授还表示：“我们的研究展示了一种合成非富勒烯光学活性材料的新途径。我们希望为高效有机太阳能电池的生产与商业化作出进一步的贡献。”
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  • 《氟化和烷基化聚合物的供体使高效富勒烯和非富勒烯聚合物太阳能电池。》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-03-08
    • 在本研究中，为高效富勒烯和非富勒烯聚合物太阳能电池(PSCs)开发了四种基于苯并噻吩(BDT)和苯并噻唑(BT)的受体(D) -受体(A)共聚物。系统地研究了硫化和氟化对光学吸收、能级、结晶度、载体流动性、混合形态和光伏性能的协同效应。通过将硫原子结合在侧链上，可以获得少量的蓝移，但可以显著提高PBDTS-FBT的吸收。另一方面，在引入氟原子而不是硫原子时，可以实现对PBDTF-FBT的更多的蓝移，但更强的吸收和更低的最高占据分子轨道(HOMO)水平。结合氟化和硫化策略，PBDTS-FBT具有最佳的吸收能力，最低的HOMO能量水平和最高的结晶度，这使得PBDTSF-FBT装置显示了富勒烯PSCs中10.69%的最高功率转换效率(PCE)和11.66%的非富勒烯PSCs。根据迄今为止所报道的含bt的共聚物捐赠者，PCE的PCE值为11.66%。结果表明，氟化和硫化对D-A光伏共聚物及其太阳能电池的性能有协同作用。 ——文章发布于2018年1月15日
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