太陽能電池是將太陽能直接轉化為電的可靠技術. 如何提高太陽能電池的能量轉化效率? 近日, 我校楊斌教授與美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Yi Liu博士和Bo He博士等合作開發了一種新型A-D-A型中間帶隙非富勒烯受體材料IDTT-T, 並將該材料與低帶隙PTB7-th聚合物給體配對使用, 製備出了高性能有機太陽能電池. 該電池的能量損失僅為0.57電子伏特, 開路電壓高達1伏, 能量轉化效率約為10%.
該研究工作以題為 'Molecular Engineering for Large Open-Circuit Voltage and Low Energy Loss in Around 10% Non-fullerene Organic Photovoltaics' 發表在美國化學學會旗下的新期刊《ACS Energy Letters》. 楊斌教授為論文共同第一作者和第二通訊作者, 美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Bo He博士和Yi Liu博士分別為論文共同第一作者和論文第一通訊作者.
受體材料是有機太陽能電池的活性層的主要組成部分. 具有稠環結構的非富勒烯受體材料具有電子能帶可調, 合成簡便, 製作成本低等優異性能, 展現出極大的發展潛力. 目前, 國內外研究者們致力於設計開發具有良好光電響應性能的窄帶隙非富勒烯受體材料, 然而, 與之相匹配的高效寬頻隙有機給體材料的種類非常有限, 且窄帶隙受體材料的LUMO能級較低, 不利於太陽能電池開路電壓的提高.
楊斌教授等利用弱吸電子基團二乙基硫代巴比妥酸取代強吸電子基團氰基茚酮, 獲得了比常規非富勒烯受體材料ITIC的LUMO能級更高的新型A-D-A型中間帶隙非富勒烯受體材料IDTT-T, 並將該材料與低帶隙PTB7-th聚合物給體配對使用, 製備出了高性能有機太陽能電池. 這項工作表明, 通過採用中間帶隙非富勒烯受體材料和窄帶隙給體材料組合的新設計思路, 可同時實現有機太陽能電池的高開路電壓和高能量轉化效率.
