全小分子**太陽能電池**新進(jìn)展

時(shí)間：2019-07-25作者：蘇州亞科科技股份有限公司瀏覽：119

能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為了制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一，可再生能源特別是太陽能的利用越來越顯示其重要性。由此太陽能的開發(fā)利用方式越來越多，能量轉(zhuǎn)換效率不斷攀升，使用成本不斷下降，其中利用太陽能的主要方式為太陽能電池。


太陽能電池的發(fā)展


1954年，美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出硅太陽能電池，開創(chuàng)了光電轉(zhuǎn)換研究的**，之后關(guān)于太陽能電池的研究迅速發(fā)展。較初主要集中于以單晶硅為活性材料的無機(jī)太陽能電池。 20世紀(jì)90年代又發(fā)展了砷化鎵、碲化鎘以及疊層GaInP/GaAs/Ge等器件，它們由單晶、多晶或非晶薄膜構(gòu)成。目前太陽能電池大致分為三大類：晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和新型太陽能電池。晶體硅太陽能電池又分為單晶硅及多晶硅太陽能電池。薄膜太陽能電池包含非晶硅太陽能電池和多元化合物太陽能電池，而新型太陽能電池包括**太陽能電池、染料敏化太陽能電池、**點(diǎn)太陽能電池和雜化鈣鈦礦太陽能電池等。

全小分子**太陽能電池

較近，蘭州大學(xué)張浩力教授與北京大學(xué)占肖衛(wèi)教授合作，圍繞高效全小分子**太陽能電池，針對(duì)這兩個(gè)主要的科學(xué)問題與挑戰(zhàn)，**了一系列新的進(jìn)展。

全小分子**太陽能電池是以**小分子為給體材料、稠環(huán)電子受體為受體材料的一類新型**太陽能電池，這類電池可以充分結(jié)合小分子給體和稠環(huán)電子受體各自的優(yōu)勢(shì)，具有很大的研究**和應(yīng)用潛能。但是，這類電池目前研究較少、性能偏低，主要是由于性能優(yōu)越的小分子給體材料的設(shè)計(jì)和活性層形貌的精準(zhǔn)調(diào)控具有很大的挑戰(zhàn)。

小分子給體材料與受體材料的結(jié)構(gòu)式

稍早一些時(shí)間，研究人員設(shè)計(jì)了兩個(gè)具有中等光學(xué)帶隙小分子給體BDTTT-DPP與BDTTVT-DPP，能與窄光學(xué)帶隙的稠環(huán)電子受體匹配，與**稠環(huán)電子受體IDIC共混制備的ASM-OSCs的效率達(dá)到了5%。隨后，研究者通過延長(zhǎng)共軛主鏈調(diào)控分子能級(jí)與堆積，設(shè)計(jì)了兩個(gè)新的小分子給體DRBDT-TVT和DRBDT-STVT，制備的ASM-OSCs的效率**過了6.5%?；谏鲜鎏剿?，研究人員進(jìn)一步提出了雙吸電子單元（Dual-Accepting-Unit）的設(shè)計(jì)策略，設(shè)計(jì)合成了一個(gè)具有A1-A2-D-A2-A1型結(jié)構(gòu)、中等光學(xué)帶隙、深HOMO能級(jí)小分子給體SBDT-BDD。基于SBDT-BDD:IDIC的二元電池可以得到了9.2%的效率，基于SBDT-BDD:IDIC:PC71BM的三元電池可以得到10.9%的效率，這是目前該類電池的較高效率之一。

研究發(fā)現(xiàn)PC71BM作為*三組分加入可以有效地調(diào)控活性層形貌，協(xié)同改善器件的短路電流與填充因子。研究者發(fā)展的具有雙吸電子單元的給體分子設(shè)計(jì)策略，對(duì)獲得性能優(yōu)越的全小分子電池具有重要的指導(dǎo)意義，并為全小分子電池活性層形貌的精準(zhǔn)調(diào)控提供了有效的思路。

 

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