南昌大學陳義旺、胡笑添團隊《Energy Environ. Sci.》展望：環境友好型有機光伏器件設計與印刷制備技術
2022-12-06 來源：高分子科技
為實現碳峰值與碳中和國家戰略目標，迫切需要開發可持續能源來替代傳統化石燃料。有機太陽能電池(OSCs)因其重量輕、成本低、良好的可印刷性而引起了廣泛的研究興趣。目前，基于鹵化溶劑處理的OSCs的能量轉換效率(PCE)達到了19.60%，然而，這些具有高PCE的OSCs大多數是用氯苯(CB)和氯仿(CF)等鹵化溶劑處理的，這對人類和環境是極其危險的。因此，非鹵化溶劑(綠色溶劑)處理的OSCs引起了研究人員的大量關注。因此，使用綠色溶劑制備OSCs成為目前的研究重點。
“綠色溶劑”通常是指在環境友好型OSCs領域中使用的非鹵代溶劑。綠色溶劑根據分子結構可分為以下四類:水、醇溶劑、非鹵化非芳香烴溶劑和非鹵化芳香烴溶劑。然而，使用綠色溶劑制備的活性層薄膜形貌較差，導致OSCs的光伏性能較差；钚詫幽ば螒B的控制是實現高性能OSCs的關鍵。由于活性層材料在綠色溶劑中的溶解度低于在鹵化溶劑中的溶解度，使用綠色溶劑制備的薄膜有較大的給受體聚集和相分離尺度。此外，綠色溶劑通常具有較高的沸點(B.P.)，因此在活性層薄膜制備過程中，溶劑緩慢蒸發，留下揮發性有機雜質和溶劑殘留，導致相分離尺度較大。與此同時，緩慢的溶劑蒸發過程導致干燥時間過長，加劇了膜中給受體的聚集。因此，需要采用多種策略來優化使用綠色溶劑制備的活性層薄膜形貌，以提高光伏性能。
基于此，南昌大學陳義旺教授和胡笑添研究員系統總結了近年來溶劑處理有機光伏器件的研究進展，討論了溶劑選擇策略及相關優化策略（添加劑策略、三元策略、預聚集策略、共溶劑策略以及印刷制備策略等）在有機光伏器件綠色印刷制備中的應用。此外，作者深入探討了大面積印刷工藝制備有機光伏模組的優化策略（刮涂及狹縫涂覆制備中所使用的相關策略），為有機光伏模組的大規模制備提供理論指導。
以上相關成果以“Advances toward the Device Design and Printing Technology for Eco-friendly Organic Photovoltaics”為題發表在《Energy & Environmental Science》上。論文的通訊作者為南昌大學/江西師范大學陳義旺教授，共同通訊作者為南昌大學胡笑添研究員。上述研究工作得到國家自然科學基金、江西省“雙千計劃”科技創新高端人才項目、江西省自然科學基金，以及北京大學長三角光電科學研究院等單位的支持。
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ee/d2ee03246e
版權與免責聲明：中國聚合物網原創文章？锘蛎襟w如需轉載，請聯系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。
（責任編輯：xu）
相關新聞
- 薄志山課題組《Adv. Funct. Mater.》：三元無規共聚策略制備高性能可綠色溶劑加工的聚合物給體材料 2022-06-17
- 薄志山/劉亞輝 AEM：具有C2V對稱結構的平面單元構筑可綠色溶劑加工的高效有機太陽能電池聚合物給體材料 2022-03-15
- 江西師范大學陳義旺、廖勛凡《Adv. Funct. Mater》：全綠色溶劑處理的高效平面異質結有機太陽能電池 2021-10-21
- 河南大學高躍岳/譚付瑞、國家納米中心丁黎明、河南師大秦朝朝 Adv. Mater.：光電效率超18%的呋喃類高分子有機光伏器件 2023-10-28
- 河南大學宋金生教授、南京郵電大學辛顥教授 AFM：雙受體共聚物電子傳輸層助力高效穩定有機光伏器件 2023-05-17
- 浙江大學陳紅征教授課題組《Adv. Mater.》：效率記錄！可彎折超十萬次的柔性有機太陽電池 2022-03-05
- 北林彭鋒教授團隊 Adv. Mater.：纖維素非均相反應大規模制備多色刺激響應室溫磷光紙 2023-09-02
