面對能源的巨大需求和日趨嚴重的環境污染問題，太陽能是大自然賦予人類的一個取之不盡、用之不竭的能源寶庫，新型的太陽能電池技術得到了廣泛的重視。有機太陽能電池（OSC）具有質量輕、超薄、柔性、易于大面積制備等諸多優點，在便攜式、柔性電池、光伏建筑供能等領域具有廣闊的應用前景。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛子義研究員課題組在有機太陽能電池領域取得新進展。課題組與中科院化學所侯劍輝研究員合作，通過增加苯并噻二唑七元稠環Y6非富勒烯受體上烷基側鏈的長度，調控其分子排列和溶解性，合成了一種新型的小分子受體材料BTP-4F-12。采用非鹵溶劑THF代替氯苯加工，制備的單節二元OSC效率達到16.4%。該工作以“Eco-compatible solvent processed organic photovoltaic cells with over 16% efficiency”為題發表在Advanced Materials（2019, 31, 1903441）上。
圖1 （a）分子結構，（b）J-V曲線，（c）PBDBTF:BTP-4F-12體系的2D GIWAXS圖，（d）EQE曲線，和（e）photo-CELIV測試結構
此外，課題組采用三元共混策略，即通過在寬帶隙聚合物給體PM6和窄帶隙受體Y6二元體系中引入第三組分PC71BM，進一步拓寬光活性層的吸收范圍和優化薄膜的形貌，獲得了單結剛性16.67%和柔性14.06%效率的OSC原型器件，這是目前公開報道的效率最高的柔性OSCs。電池經過1000次連續彎曲（彎曲半徑r = 5.0 mm）后，仍能保持初始效率的90%，表現出非常好的耐彎折性能，這為制備高效的OSC柔性器件提供了重要的指導。該工作以“16.67% Rigid and 14.06% Flexible Organic Solar Cells Enabled by Ternary Heterojunction Strategy”為題發表在Advanced Materials上（2019, 31, 1902210）。
圖2 （a）電池結構示意圖和J-V曲線，（b）不同半徑（r = 2.5, 5.0和7.5 mm）彎曲測試后的效率變化
上述研究得到了國家重點研發計劃（2016YFB0401000）、國家自然科學基金（51773212、21574144、61705240和21674123）、浙江省杰出青年基金（LR16B040002）、寧波市科技創新團隊（2015B11002、2016B10005）、中科院前沿科學重點研究項目（QYZDB-SSW-SYS030）和中科院重點國際合作項目（174433KYSB20160065）等資助。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903441
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902210
