中科院有機太陽能電池材料效率達到8.31%

有機太陽能電池可以通過溶液方法制成大面積薄膜器件，具有成本低、重量輕、可折疊、半透明等優(yōu)點，隨著電池轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，有機太陽能電池已經(jīng)顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

倒置有機太陽能電池的電流-電壓曲線

在國家基金委杰出青年基金項目和面上項目、中科院“百人計劃”項目等支持下，福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室鄭慶東研究小組在有機太陽能電池材料與器件研究上取得了新進展。該小組以含茚并芴聚合物和富勒烯的混合膜為活性層，通過調(diào)控半導(dǎo)體金屬氧化物電極界面層，實現(xiàn)了開路電壓高達1.00~1.06V并維持大于5%轉(zhuǎn)換效率的高穩(wěn)定倒置有機太陽能電池（ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5,9015–9025）。針對目前有機光伏器件界面材料的局限性，該小組還與中科院大連化物所張堅研究小組合作，通過引入能級可調(diào)的三元鋅鎂氧化合物（ZMO）薄膜來提升有機光伏器件的性能；利用溶液法獲得的ZMO陰極界面緩沖層，具有功函數(shù)、界面性能、吸收等性能可調(diào)控的優(yōu)勢，在器件中能夠顯著增強電子傳輸與空穴阻擋能力、提高電池的短路電流、開路電壓和填充因子，最終獲得8.31%的高效率和高穩(wěn)定的有機太陽能電池。該研究證實了帶隙可調(diào)的ZMO透明薄膜是一類可用于有機光伏器件的新型界面材料，率先將基于多元氧化物界面層的有機太陽能電池效率突破8%，相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《先進能源材料》上（Adv.EnergyMater.2014,DOI:10.1002/aenm.201301404）。該研究為新一代能隙可調(diào)多組分半導(dǎo)體薄膜設(shè)計和光伏器件應(yīng)用提供了重要思路。

此前，鄭慶東研究小組還設(shè)計合成了多個系列新型聚合物太陽能電池材料，并制備了相應(yīng)器件（J.Mater.Chem.,2012,22,16032–16040;Macromolecules,2013,46,4813–4821;ACSMacroLett.,2013,2,605–608），應(yīng)邀在《先進能源材料》（Adv.EnergyMater.,2012,2,179–218)撰寫了一篇關(guān)于有機導(dǎo)電聚合物能源應(yīng)用的綜述論文，總結(jié)了具有一維納米結(jié)構(gòu)有機導(dǎo)電聚合物的可控合成策略，并探討和評述了它們在太陽能電池、鋰電池等新能源器件中的應(yīng)用前景。