我院杨涛博士在国际重要期刊《Journal of Materials Chemistry A》上发表研究论文
来源:杨涛   作者:杨涛   点击数:   日期:2020/08/21

8月15日,我院杨涛博士作为第一作者和通讯作者在国际能源材料一区期刊《Journal of Materials Chemistry A》(Impact Factor:11.301)上发表了题为“A compatible polymer acceptor enables efficient and stable organic solar cells as solid additive”(一种可实现高效、稳定的有机太阳能电池兼容聚合物受体固体添加剂)的研究论文,其中深圳技术大学为第一单位。该论文系统研究了如何使用固态新型聚合物受体提高太阳能器件的效率和长期稳定性,为有机光伏器件的产业化奠定了基础。论文链接:https://doi.org/10.1039/D0TA06146H

太阳为我们的星球提供了几乎所有的能量,并且每小时的太阳辐射到地球表面的能量巨大,理论上可以满足我们目前人类将近一年的全球能源总需求。因此,我们可以利用光伏器件或太阳能集热器来利用太阳能并将其转换为可用能量。尽管太阳能目前仅占全球总体能源使用的一小部分,但是安装太阳能电池板的成本下降意味着越来越多的人可以在更多的地方利用太阳能。而且太阳能是一种清洁的可再生能源,在未来全球能源中将发挥重要作用。太阳能电池板通过光伏效应过程将太阳能转换为可用的电能。入射的阳光撞击半导体材料,并使电子与空穴分离,产生可通过布线捕获的电流。根据所用半导体材料的不同,太阳能电池可分为:硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池、有机太阳能电池(OSC)等,其中硅太阳能电池是发展最成熟的,在应用中居主导地位,但有机太阳能电池是最具可折叠形态的器件,目前还未产业化。

制备具有良好功率转换效率(PCE)和稳定性的有机太阳能电池器件是进行大规模商业化的前提。在过去的几年中,人们在研究聚合物受体上付出了巨大的努力,期望这些聚合物能够与聚合物供体形成稳定和高性能的系统,同时获得了很高的机械强度。我们在以前的工作基础上报道了一种新型的受体-供体-受体(acceptor-donor-acceptor,A-D-A)结构的小分子聚合而成的新型聚合物受体,PIDTC-T聚合物受体,该聚合物在结构上满足了稳定和高性能的要求。 对于基于PM6:PIDTC-T组合的全聚合物系统,这些器件的PCE为8.37%,这意味着它们之间具有良好的兼容性,并可提高效率。 这种新型聚合物不仅可以带来效率增加,而且还可以用于封装基于PM6:Y6的高性能OSC器件,且无需使用液态或挥发性添加剂。 通过将质量比2%的PIDTC-T添加到PM6:Y6混合物中,PCE从以前的15.78%增加到16.76%。


图1.(a)OSC器件活性层中材料的化学结构,(b)OSC器件结构,(c)Y6和PIDTC-T的CV曲线,(d)单一膜和PIDTC-T的稀释溶液的紫外可见吸收光谱,(e)共混膜的紫外可见吸收光谱。