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    我国学者在近红外吸光聚合物太阳电池领域取得重要进展

    日期 2019-01-08   来源:化学科学部   作者:董建华 陈拥军  【 】   【打印】   【关闭

      图. 近红外吸光电子受体分子设计与合成、吸光和荧光谱图、叠层太阳能电池器件结构、能级和光伏特性曲线

      在国家自然科学基金项目科学部前沿导向重点项目和国家优秀青年科学基金项目(项目编号:21722404,21734008)等资助下,我国学者在近红外吸光聚合物太阳电池研究中取得进展。研究成果以“Near-Infrared Electron Acceptors with Fluorinated Regioisomeric Backbone for Highly Efficient Polymer Solar Cells”(具有氟化骨架异构的近红外电子受体实现高效聚合物太阳电池)为题,于2018年11月06日发表在Advanced Materials(《先进材料》)上。论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.201803769

      聚合物太阳电池近年取得了不断突破,很大程度得益于新型有机半导体分子和聚合物的快速发展。有机分子和聚合物通过结构裁剪可大范围调制其光、电和薄膜性质,从而实现区别于传统无机太阳电池的多功能性的太阳电池器件,例如可见区透过,近红外区高光谱响应度的半透明器件和全光谱吸收的叠层器件等。其中,发展新型近红外吸光的有机半导体材料(带隙Eg< 1.4 eV)成为领域关注热点。

      浙江大学高分子科学与工程学系的有机半导体实验室已发展一系列基于非稠合或稠合骨架的近红外电子受体分子。最近,该实验室的李昌治研究员和陈红征教授等设计发展了一类近红外电子受体分子,通过非对称桥连基团的区域异构化和调控氟原子取代数目,改善分子共轭结构和轨道能级,获得了性能优异的近红外电子受体分子并成功建构响应波长可达1000 nm光谱的高效率聚合物太阳电池。通过进一步与吸光带边800 nm的前电池搭配,制备得到高效率聚合物叠层太阳电池。该工作得到华南理工大学叶轩立教授和香港中文大学路新慧教授在光学模拟和薄膜形貌测试方面的支持。这一成果从分子骨架结构设计入手,通过探索理解其分子结构-薄膜特性-器件性能之间的构效关系,为发展近红外电子受体分子和近红外区高光谱响应度的聚合物太阳电池提供了新方法和新途径。




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