記者3月29日從常州大學了解到，該校材料科學與工程學院朱衛(wèi)國教授團隊與香港理工大學李剛教授團隊聯(lián)合，在國家自然科學基金、江蘇省優(yōu)勢學科建設(shè)資金等支持下，成功研發(fā)出新型供體-受體(D-A)交替型齊聚物材料。其相關(guān)研究成果日前已發(fā)表在材料與化學學科國際學術(shù)期刊《Advanced Materials》。

“我們利用該材料，實現(xiàn)了三元有機太陽能電池的高效能量轉(zhuǎn)換，器件的能量轉(zhuǎn)換效率高達17.54%。該效率是目前非鹵溶劑加工有機太陽能電池的最高性能之一。”朱衛(wèi)國說。

設(shè)計較低最高占領(lǐng)分子軌道(HOMO)能級的給體材料或較高最低未占領(lǐng)分子軌道(LUMO)能級的受體材料，是當今提高三元有機太陽能電池開路電壓和能量轉(zhuǎn)換效率的常用方法。

該團隊運用逆向思維，首先設(shè)計合成了較高HOMO能級的新型齊聚物給體材料，并通過應(yīng)用在三元有機太陽能電池中，重點研究了分子構(gòu)架對器件光伏性能的影響。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該材料作為第三組分在三元有機太陽能電池中，不僅降低了電池的非輻射能量損耗，而且促進了光活性層激子解離，還抑制了受體材料的過度自聚集，有效改善活性層形貌，最終實現(xiàn)對器件開路電壓、短路電流、填充因子光伏三參數(shù)的共同提升。

值得一提的是，該研究成果創(chuàng)新發(fā)展了一類D-A交替型齊聚物給體材料，揭示了較高HOMO能級齊聚物對三元有機太陽能電池光伏性能的影響規(guī)律，實現(xiàn)了器件光伏性能三參數(shù)的全面協(xié)同提升;采用綠色非鹵溶劑溶液加工，實現(xiàn)了齊聚物三元有機太陽能電池的高效能量轉(zhuǎn)換，創(chuàng)造了齊聚物三元有機太陽能電池新的效率記錄。

除此之外，通過齊聚物構(gòu)建策略，開發(fā)出第三組分比例高耐受性技術(shù)，即使齊聚物的添加比例高達50%時，器件的能量轉(zhuǎn)換效率仍能達到16.15%。

相關(guān)專家認為，該研究成果既為深入理解第三組分能級對三元有機太陽能電池的性能影響提供了新的見解，也將為發(fā)展有機太陽能電池提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

(常州大學黨委宣傳部供圖)

關(guān)鍵詞： 太陽能電池 能量轉(zhuǎn)換效率 能量轉(zhuǎn)換 開路電壓 研究成果