面對能源的巨大需求和日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，太陽能是大自然賦予人類的一個取之不盡、用之不竭的能源寶庫，新型的太陽能電池技術(shù)得到了廣泛的重視。有機太陽能電池（OSC）具有質(zhì)量輕、超薄、柔性、易于大面積制備等諸多優(yōu)點，在便攜式、柔性電池、光伏建筑供能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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課題組在有機太陽能電池領(lǐng)域取得新進展。課題組與中科院化學(xué)所侯劍輝研究員合作，通過增加苯并噻二唑七元稠環(huán)Y6非富勒烯受體上烷基側(cè)鏈的長度，調(diào)控其分子排列和溶解性，合成了一種新型的小分子受體材料BTP-4F-12。采用非鹵溶劑THF代替氯苯加工，制備的單節(jié)二元OSC效率達到16.4%。該工作以“Eco-compatible solvent processed organic photovoltaic cells with over 16% efficiency”為題發(fā)表在Advanced Materials（2019, 31, 1903441）上。
圖1 （a）分子結(jié)構(gòu)，（b）J-V曲線，（c）PBDBTF:BTP-4F-12體系的2D GIWAXS圖，（d）EQE曲線，和（e）photo-CELIV測試結(jié)構(gòu)
此外，課題組采用三元共混策略，即通過在寬帶隙聚合物給體PM6和窄帶隙受體Y6二元體系中引入第三組分PC71BM，進一步拓寬光活性層的吸收范圍和優(yōu)化薄膜的形貌，獲得了單結(jié)剛性16.67%和柔性14.06%效率的OSC原型器件，這是目前公開報道的效率最高的柔性O(shè)SCs。電池經(jīng)過1000次連續(xù)彎曲（彎曲半徑r = 5.0 mm）后，仍能保持初始效率的90%，表現(xiàn)出非常好的耐彎折性能，這為制備高效的OSC柔性器件提供了重要的指導(dǎo)。該工作以“16.67% Rigid and 14.06% Flexible Organic Solar Cells Enabled by Ternary Heterojunction Strategy”為題發(fā)表在Advanced Materials上（2019, 31, 1902210）。
圖2 （a）電池結(jié)構(gòu)示意圖和J-V曲線，（b）不同半徑（r = 2.5, 5.0和7.5 mm）彎曲測試后的效率變化
上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃（2016YFB0401000）、國家自然科學(xué)基金（51773212、21574144、61705240和21674123）、浙江省杰出青年基金（LR16B040002）、寧波市科技創(chuàng)新團隊（2015B11002、2016B10005）、中科院前沿科學(xué)重點研究項目（QYZDB-SSW-SYS030）和中科院重點國際合作項目（174433KYSB20160065）等資助。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903441
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902210
