有机光伏团队在材料合成及高效器件制备方面取得系列研究进展

2018-06-08 17:01:59   浏览次数:

高效有机太阳能电池以电子给受体材料均匀共混形成的本体异质结为基础,目前其光电效率已突破到15%。在器件制备工艺日臻成熟的条件下,新材料的设计合成及应用对于光电效率不断提高起了至关重要的作用。近期,我院有机光伏研究团队杨少鹏课题组将硅炔官能团侧链应用到高效给体聚合物分子主链中制备了相关光伏材料,发现通过硅炔功能侧链的有效应用可达到强化分子间相互作用、保证溶液加工性能,并有效提升器件开路电压等目的(ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 28828)。进一步,团队成员利用硅炔可舒解空间位阻的特点,将其应用到头碰头联二噻吩构筑单元中,解决传统地单纯烷基取代时空间位阻大的弊端,构筑了可实现高器件开路电压的有效聚合物给体(ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 7271)。这些工作对于探索硅炔侧链的应用及具有高开路电压特征的给体材料开发具有重要意义。

界面缓冲层可调度电荷由光活性层向电极有效转移。契合溶液加工以降低器件制造成本的需要,近年来醇溶性聚电解质阴极界面材料获得了广泛应用。然而其在使用过程中存在厚度过薄、需要和不稳定性Al电极组合以及不能充分阻挡空穴等局限。为此,团队成员将蒸镀性阴极界面材料BCP/Ag电极和醇溶性聚电解质结合,实现了器件效率及稳定性的提升,而且该类阴极界面设计对不同聚电解质及活性层体系都能起到效果(ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 5682)。通过向传统二元体系中引入第三组分,可以实现调节光吸收、促进电子转移以及改善微纳混合形貌等目的,同时可避免采用叠层器件时的复杂制备工艺。最近,团队将非富勒烯受体IT-M掺杂到PTB7-ThPC71BM体系中,获得了器件各参数及性能的综合提高(Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2018, 182, 45)。通过结晶性小分子DR3TBDTT的有效掺杂亦实现了类似目的(Org. Electron. 2017, 41, 209)。

此外,继先前工作基础上(Prog. Photovolt: Res. Appl. 2015, 23, 783; Org. Electron. 2015, 18, 70),近期团队成员拓展了溴硝基苯类添加剂的应用(J. Mater. Chem. C 2017, 5, 10985)。同时,在基于添加剂的钙钛矿太阳能电池性能优化方面亦进行了积极尝试(Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2017, 165, 36)。自2017年以来,共发表JCR一区文章7篇、二区文章3篇,取得了重要进展。

 

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Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2017, 165, 36-44


                                                                               (物理学院供稿)