北京大學(xué)工學(xué)院占肖衛(wèi)課題組在有機(jī)光伏受體材料研究中取得重要進(jìn)展,相關(guān)工作發(fā)表在材料和能源領(lǐng)域著名期刊Adv. Mater.和Energy Environ. Sci.。
太陽能是人類最安全、最綠色、最理想的可再生潔凈能源。有機(jī)高分子太陽電池利用有機(jī)高分子材料制備器件以實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,可通過溶液加工技術(shù)制成柔性的大面積器件,具有重量輕、成本低、便攜等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)高分子太陽電池是國際前沿交叉研究領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。
有機(jī)光伏材料可分為電子給體和電子受體,富勒烯衍生物是目前最廣泛使用、最成功的電子受體。但由于富勒烯受體存在可見區(qū)吸收弱、能級調(diào)控難、易聚集導(dǎo)致器件穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),非富勒烯受體越來越受到人們的關(guān)注。然而非富勒烯電池的效率大大低于富勒烯電池,發(fā)展高性能的非富勒烯受體是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性難題。去年,占肖衛(wèi)課題組在苝酰亞胺類受體材料方面取得系列進(jìn)展。他們利用自己創(chuàng)造的苝酰亞胺高分子受體與窄帶隙高分子給體共混,制備了高性能的全高分子太陽能電池,效率達(dá)3.45%,是當(dāng)時全高分子電池的最高效率之一。論文(Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1351-1356)被選為封面文章(Front Cover)、ESI熱點(diǎn)論文和ESI高引用論文。他們還設(shè)計合成了三維共軛苝酰亞胺受體,基于此非富勒烯受體的高分子太陽能電池效率達(dá)3.32%。論文(Adv. Mater., 2014, 26, 5137–5142)被選為封底文章(Back Cover)、ESI熱點(diǎn)論文和ESI高引用論文。線型苝酰亞胺小分子受體與線型小分子電子給體共混制備的有機(jī)小分子太陽能電池的效率為3.12%(Adv. Energy Mater., 2014, 4, 1400420)。
近日,他們設(shè)計合成了一系列基于拓展噻吩稠環(huán)的有機(jī)大分子受體材料,基于此類非富勒烯受體的高分子太陽能電池效率高達(dá)6.8%,甚至比富勒烯受體PC61BM對比器件效率6.05%還要高(Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174;Energy Environ. Sci., 2015, 8, 610-616)。6.8%是目前非富勒烯高分子太陽能電池的世界最高效率。以前苝酰亞胺和萘酰亞胺體系被公認(rèn)為是最好的非富勒烯受體,最高效率為6.3%。占肖衛(wèi)課題組創(chuàng)造了一個嶄新、高效的非富勒烯受體體系,國際同行認(rèn)為這一重要進(jìn)展為非富勒烯受體開辟了新的研究方向。
他們應(yīng)邀為英國皇家化學(xué)會新推出的材料學(xué)科旗艦雜志Mater. Horiz.(2014, 1, 470-488)撰寫非富勒烯受體的綜述,并被選為封面文章。
Mater. Horiz.雜志封面
該綜述論文第一作者為占肖衛(wèi)課題組的博士生林禹澤。上述研究得到科技部973項目、國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的資助。
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