科技日報記者 過國忠 通訊員 包海霞 蔡震宇 任濤
記者3月29日從常州大學了解到，該校材料科學與工程學院朱衛國教授團隊與香港理工大學李剛教授團隊聯合，在國家自然科學基金、江蘇省優勢學科建設資金等支持下，成功研發出新型供體-受體(D-A)交替型齊聚物材料。其相關研究成果日前已發表在材料與化學學科國際學術期刊《Advanced Materials》。
“我們利用該材料，實現了三元有機太陽能電池的高效能量轉換，器件的能量轉換效率高達17.54%。該效率是目前非鹵溶劑加工有機太陽能電池的最高性能之一。”朱衛國說。
設計較低最高占領分子軌道(HOMO)能級的給體材料或較高最低未占領分子軌道(LUMO)能級的受體材料，是當今提高三元有機太陽能電池開路電壓和能量轉換效率的常用方法。
該團隊運用逆向思維，首先設計合成了較高HOMO能級的新型齊聚物給體材料，并通過應用在三元有機太陽能電池中，重點研究了分子構架對器件光伏性能的影響。
經研究發現，該材料作為第三組分在三元有機太陽能電池中，不僅降低了電池的非輻射能量損耗，而且促進了光活性層激子解離，還抑制了受體材料的過度自聚集，有效改善活性層形貌，最終實現對器件開路電壓、短路電流、填充因子光伏三參數的共同提升。
值得一提的是，該研究成果創新發展了一類D-A交替型齊聚物給體材料，揭示了較高HOMO能級齊聚物對三元有機太陽能電池光伏性能的影響規律，實現了器件光伏性能三參數的全面協同提升；采用綠色非鹵溶劑溶液加工，實現了齊聚物三元有機太陽能電池的高效能量轉換，創造了齊聚物三元有機太陽能電池新的效率記錄。
除此之外，通過齊聚物構建策略，開發出第三組分比例高耐受性技術，即使齊聚物的添加比例高達50%時，器件的能量轉換效率仍能達到16.15%。
相關專家認為，該研究成果既為深入理解第三組分能級對三元有機太陽能電池的性能影響提供了新的見解，也將為發展有機太陽能電池提供了重要的理論依據和技術支撐。
（常州大學黨委宣傳部供圖）
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