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  在國家自然科學(xué)基金（資助號：51273209和51411140244）等項(xiàng)目的資助下，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在有機(jī)太陽電池領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究結(jié)果以“Efficient polymer solar cells employing a non-conjugated small-molecule electrolyte”（利用非共軛小分子電解質(zhì)制備高效率聚合物太陽電池）為題發(fā)表在Nature Photonics（Nature Photonics,2015,9,520–524）。

  隨著能源和環(huán)境問題的日益凸顯，太陽能電池越來越受到各國政府的高度重視。其中，有機(jī)太陽電池因其質(zhì)輕、價廉、易于大面積制備成柔性電池等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式電子設(shè)備、光伏建筑一體化和軍事等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，成為太陽電池研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，歐美日等發(fā)達(dá)國家均已投入大量的人力和財力，開展了一系列國際領(lǐng)先的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

  對于有機(jī)太陽電池而言，界面修飾層對器件性能起著極為重要的作用，它不僅可以優(yōu)化活性層吸收和調(diào)節(jié)其光場分布，而且還能夠調(diào)節(jié)電極的電荷收集勢壘，實(shí)現(xiàn)光生載流子的有效傳輸，是提高有機(jī)太陽電池效率和穩(wěn)定性的關(guān)鍵核心技術(shù)。目前廣泛使用的傳統(tǒng)金屬或化合物界面材料如Ca、Mg和LiF等，空氣穩(wěn)定性差，且需通過蒸鍍、濺射方法成膜、能耗高，不利于有機(jī)太陽電池的低成本大面積制備。為突破這一缺陷，目前國際上開發(fā)了一些可濕法成膜的有機(jī)共軛聚合物如聚芴類界面材料，雖然能夠有效提高器件效率，但是這類材料合成復(fù)雜、價格昂貴，難以在有機(jī)太陽電池領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)高效、低成本的有機(jī)太陽電池界面調(diào)控一直是科研界關(guān)注的重點(diǎn)。

  考慮到有機(jī)太陽電池的商業(yè)化應(yīng)用對低成本大面積化的迫切需求，研究團(tuán)隊(duì)在前期大量研究工作的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的開發(fā)了一種制備工藝簡單、價格低廉、可用醇類溶劑濕法加工的有機(jī)非共軛小分子作為有機(jī)太陽電池的陰極界面，并對有機(jī)太陽電池器件界面和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，把單結(jié)正型聚合物太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高至10.02%，突破了單結(jié)有機(jī)太陽電池10%的效率瓶頸，同目前廣泛使用的金屬界面相比，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了近25%，也明顯優(yōu)于有機(jī)共軛類界面材料。相關(guān)結(jié)果經(jīng)過國家光伏質(zhì)檢中心的認(rèn)證，是公開認(rèn)證最高效率的單結(jié)有機(jī)太陽電池之一，得到了Nature Photonics審稿人的高度評價，認(rèn)為該研究成果“對于聚合物太陽電池有非常重要的貢獻(xiàn)”，這項(xiàng)成果有望促進(jìn)有機(jī)太陽電池的低成本、大面積化制備，加快推進(jìn)有機(jī)太陽電池的商業(yè)化進(jìn)程。

  文章鏈接：http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2015.126.html