太阳能电池是将太阳能直接转化为电的可靠技术. 如何提高太阳能电池的能量转化效率? 近日, 我校杨斌教授与美国劳伦斯伯克利国家实验室的Yi Liu博士和Bo He博士等合作开发了一种新型A-D-A型中间带隙非富勒烯受体材料IDTT-T, 并将该材料与低带隙PTB7-th聚合物给体配对使用, 制备出了高性能有机太阳能电池. 该电池的能量损失仅为0.57电子伏特, 开路电压高达1伏, 能量转化效率约为10%.
该研究工作以题为 'Molecular Engineering for Large Open-Circuit Voltage and Low Energy Loss in Around 10% Non-fullerene Organic Photovoltaics' 发表在美国化学学会旗下的新期刊《ACS Energy Letters》. 杨斌教授为论文共同第一作者和第二通讯作者, 美国劳伦斯伯克利国家实验室的Bo He博士和Yi Liu博士分别为论文共同第一作者和论文第一通讯作者.
受体材料是有机太阳能电池的活性层的主要组成部分. 具有稠环结构的非富勒烯受体材料具有电子能带可调, 合成简便, 制作成本低等优异性能, 展现出极大的发展潜力. 目前, 国内外研究者们致力于设计开发具有良好光电响应性能的窄带隙非富勒烯受体材料, 然而, 与之相匹配的高效宽带隙有机给体材料的种类非常有限, 且窄带隙受体材料的LUMO能级较低, 不利于太阳能电池开路电压的提高.
杨斌教授等利用弱吸电子基团二乙基硫代巴比妥酸取代强吸电子基团氰基茚酮, 获得了比常规非富勒烯受体材料ITIC的LUMO能级更高的新型A-D-A型中间带隙非富勒烯受体材料IDTT-T, 并将该材料与低带隙PTB7-th聚合物给体配对使用, 制备出了高性能有机太阳能电池. 这项工作表明, 通过采用中间带隙非富勒烯受体材料和窄带隙给体材料组合的新设计思路, 可同时实现有机太阳能电池的高开路电压和高能量转化效率.
